通信機房節(jié)能型濕膜加濕器的應(yīng)用
http://www.ttm.com.cn 2011年5月20日 15:48 電信技術(shù)
作者：張文利 邱群 曹欣
1引言
通信設(shè)備對機房運行環(huán)境要求較高，根據(jù)通信機房類別不同，溫濕度要求見表1。通信機房節(jié)能型濕膜加濕器的應(yīng)用
空氣中相對濕度過低時易發(fā)生靜電放電現(xiàn)象，導(dǎo)致通信設(shè)備中集成電路板被擊穿、中央處理機磁介質(zhì)剝落、通信數(shù)據(jù)丟失或混亂、元件損壞等。我國地域遼闊，各地區(qū)所處氣候帶不同，溫濕度差異較大，西部和北部大部分屬于干旱和半干旱地區(qū)，空氣相對濕度較低，通信核心機房環(huán)境加濕顯得尤其重要。
2 技術(shù)分析
現(xiàn)有通信機房專用空調(diào)配套加濕系統(tǒng)主要采用紅外線加濕器或電極式加濕器，與節(jié)能型濕膜加濕器的主要工作原理對比如下。 2.1 紅外線加濕器
紅外線加濕為潔凈加濕，屬于強制蒸發(fā)加濕，使用2200℃加熱的紅外燈作熱源加熱水箱中的水，使表面的水迅速蒸發(fā)產(chǎn)生過熱蒸汽對空氣進(jìn)行加濕。它屬于無菌型加濕，其優(yōu)點有加濕速度快、動作靈敏、易控制、紅外燈管使用壽命較長、設(shè)備體積較小等。缺點是紅外線加濕器關(guān)鍵部件紅外燈管價格昂貴，能耗高，清洗水槽的工作量大，運行費用較高。加濕時，需要將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽顾序v變成100℃蒸汽隨空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入加濕環(huán)境，這樣就會使環(huán)境溫度增加2℃~3℃，增加了空調(diào)制冷的負(fù)擔(dān)。
2.2 電極式加濕器
電極式加濕器通過控制加濕罐中水位來調(diào)整加濕罐內(nèi)的電阻，以控制水的導(dǎo)電發(fā)熱狀態(tài)，進(jìn)而控制蒸汽加濕量。由于水作為電路的一部分，因此電極式加濕無水時則無電流，克服了電熱式無水空燒不**的缺點。電極式加濕器具有體積小、安裝簡單、**可靠等優(yōu)點。缺點是當(dāng)要求較大加濕量時其能耗大，當(dāng)使用非凈化水時電極板易結(jié)垢，且更換加濕罐的成本高。加濕時需要將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽顾序v變成100℃蒸汽隨空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入加濕環(huán)境，這樣就會使環(huán)境溫度增加2℃~3℃，增加了空調(diào)制冷的負(fù)擔(dān)。
2.3節(jié)能型濕膜加濕器
節(jié)能型濕膜加濕器是通過水泵將水箱內(nèi)經(jīng)過純化的水，經(jīng)由管路和淋水系統(tǒng)噴淋在濕膜上方，水在自然重力作用下將濕膜濕潤，再由節(jié)能型加濕機內(nèi)部的送風(fēng)機將濕膜上的水份與干燥的氣流進(jìn)行熱交換，汽化成為高濕空氣進(jìn)行機房加濕。汽化過程需吸收環(huán)境的熱量，通過機房空調(diào)的送風(fēng)、回風(fēng)系統(tǒng)，加濕氣化過程將降低機房溫度約2℃，間接節(jié)省了空調(diào)的制冷能耗。在加濕的同時，機房內(nèi)含有灰塵雜質(zhì)的空氣會被濕膜所過濾，在進(jìn)風(fēng)口安裝亞粗效無紡布過濾網(wǎng)進(jìn)行空氣粗濾凈化。當(dāng)濕度探頭監(jiān)測到機房的濕度達(dá)到規(guī)定時，加濕機停止加濕工作。節(jié)能型濕膜加濕器具有顯著的節(jié)能效果。其缺點是設(shè)備體積較大，需在機房內(nèi)單獨安裝。
3 工程案例
3.1氣候特點
內(nèi)蒙古自治區(qū)地域廣袤，所處緯度較高，高原面積大，距離海洋較遠(yuǎn)，邊沿有山脈阻隔，氣候以溫帶大陸性季風(fēng)氣候為主。除東部的呼倫貝爾、興安盟外，其他盟市的年降水量均較少，氣候干燥。
3.2 工程實施背景
呼和浩特地處內(nèi)蒙古的中西部地區(qū)，屬于干旱、半干旱地區(qū)，通信機房常年需要加濕。內(nèi)蒙古電信呼和浩特市金橋信息化機房和數(shù)據(jù)機房均為高熱密度機房，機房內(nèi)設(shè)備發(fā)熱量大，機房環(huán)境溫度較高。通信機房專用空調(diào)均為某廠商的精密空調(diào)，配套的加濕器采用紅外線加濕，制冷量為100 kW的空調(diào)機組所配置的紅外線加濕器耗電量為9.6 kW，耗電量大。2010年為中國電信集團(tuán)推進(jìn)節(jié)能減排技術(shù)改造工作的**年，內(nèi)蒙古電信考慮到網(wǎng)絡(luò)自身特點和氣候特點，通過節(jié)能效果分析、比較，將節(jié)能效果較好且易于實施的節(jié)能型濕膜加濕器列為通信機房節(jié)能減排工作的**技術(shù)改造項目。
3.3 工程實施方案
根據(jù)金橋信息化機房和數(shù)據(jù)機房的面積、裝機容量、設(shè)備發(fā)熱量等條件，本工程將在金橋信息化機房安裝A廠商加濕量為10 kg/h的節(jié)能型濕膜加濕器2臺，加濕量為6 kg/h的節(jié)能型濕膜加濕器1臺；金橋數(shù)據(jù)機房安裝B廠商加濕量為10 kg/h的節(jié)能型濕膜加濕器4臺，加濕量為7 kg/h的節(jié)能型濕膜加濕器1臺。考慮到呼和浩特市水質(zhì)較差，所有加濕器水源引入端配置純水裝置，以延長濕膜使用壽命和減少后期維護(hù)工作量。安裝節(jié)能型濕膜加濕器后，關(guān)閉原有空調(diào)配套的紅外加濕器。
改造前后加濕器相關(guān)參數(shù)對比見表2。
注：因節(jié)能型濕膜加濕器投產(chǎn)的時間較短，改造后濕膜加濕器的日平均運行時長是按改造前后保持相同濕度的情況推算出來的。另外，經(jīng)實測，濕膜加濕器在待機狀態(tài)（非加濕）的工作電流為0.04～0.05 A。
3.4 實測數(shù)據(jù)分析
鑒于內(nèi)蒙古電信目前尚未建成能耗監(jiān)測平臺，無法直接讀取改造前后加濕器的能耗數(shù)據(jù)，暫時采用測量改造后節(jié)能加濕器在高風(fēng)速狀態(tài)的實測工作電流來評估節(jié)能效率和效益。
加濕器改造前，以設(shè)備投產(chǎn)兩年多來空調(diào)內(nèi)置加濕器的運行時間，計算出各機房改造前空調(diào)內(nèi)置加濕器的日平均運行時長，信息化機房為10.18 h，數(shù)據(jù)機房為9.2 h。
改造前信息化機房加濕器的年耗電數(shù)=（9.6×3+4.8×1）×10.18×365=124847（度）
改造前數(shù)據(jù)機房加濕器的年耗電數(shù)=（9.6×2+7.2×2+4.8×4）×9.2×365=177302（度）
加濕器改造后，按改造前后保持相同濕度的情況推算出各機房改造后濕膜加濕器的日平均運行時長，信息化機房為15.27 h，數(shù)據(jù)機房為11.35 h。根據(jù)加濕設(shè)備高風(fēng)速運行及待機狀態(tài)的實測工作電流來計算改造后機房加濕器的年耗電數(shù)。
改造后信息化機房加濕器的年耗電數(shù)=（2.25×220×2+1.85×220×1）/1000×15.27×365+（0.05×220×3）/1000×（24-15.27）×365=7891（度）
改造后數(shù)據(jù)機房加濕器的年耗電數(shù)=（2.17×220×4+1.58×220×1）/1000×11.35×365+（0.05×220×5）/1000×（24-11.35）×365=9605（度）
3.5 濕膜的選擇
節(jié)能型濕膜加濕器的主要組成部件濕膜按材質(zhì)分為有機濕膜、無機玻璃纖維濕膜、不銹鋼濕膜、鋁合金濕膜。目前內(nèi)蒙古電信信息化機房及數(shù)據(jù)機房節(jié)能型濕膜加濕器均采用有機濕膜。有機濕膜是經(jīng)過特殊成分的樹脂材料粘結(jié)處理后，形成波紋板狀交聯(lián)重疊的親水性高分子復(fù)合材料。它內(nèi)含緩釋型抑菌劑，具有**的吸水性、良好的自我清洗能力，無毒、耐酸堿、耐霉菌、耐腐蝕的特點。
3.6 維護(hù)工作量及費用分析
現(xiàn)有空調(diào)加濕系統(tǒng)由于是高溫蒸汽加濕，會產(chǎn)生大量水，需要對水槽和下水管道定期清潔。紅外加濕器紅外線燈管的使用壽命長，每臺每年耗材成本低。電極加濕器的加濕罐易結(jié)水垢，需要定期更換，每臺每年耗材成本為2 000~3 000元。濕膜加濕器是通過空氣交換加濕，不會產(chǎn)生高溫，淋水系統(tǒng)自動清潔，維護(hù)工作量大幅減少。濕膜加濕器配置了純水裝置，濕膜只要每2年更換一次，更換一次價格約1 000元。純水裝置的濾芯每年更換一次，更換一次價格約1 500元。過濾網(wǎng)半年沖洗一次，可反復(fù)使用，每塊價格約80元。濕膜加濕器年耗材開支約2 100元。
3.7 工程中的注意事項
（1）設(shè)備應(yīng)靠墻與空調(diào)同向安裝在兩排機架的過道處，并與通信設(shè)備保持一定距離，避免加濕器風(fēng)速較高時將水霧濺到通信設(shè)備上。
（2）儲水裝置及送水裝置應(yīng)有防滲漏措施或監(jiān)測告警。
（3）停止加濕時送風(fēng)機也應(yīng)停止工作，避免額外耗能。
（4）加濕器周圍應(yīng)增加擋水壩，且安裝漏水檢測探頭，并納入動環(huán)監(jiān)控中。
（5）送水主管線盡量選擇在機房外布置，送水管應(yīng)采用防腐、防銹的PPR管。
（6）在水質(zhì)較差的地區(qū)應(yīng)增加純水裝置，以增加濕膜使用壽命和減少維護(hù)工作量。
（7）加濕器濕度探頭應(yīng)安裝在加濕器外殼的合適位置，不應(yīng)安裝在加濕器機殼內(nèi)。
4 效益分析
根據(jù)上述工程案例測試數(shù)據(jù)可知，信息化機房采用現(xiàn)有3臺100 kW空調(diào)和2臺30 kW空調(diào)配套的加濕系統(tǒng)每年消耗電量124 847度。機房空調(diào)配套加濕器改造為A廠商的節(jié)能型濕膜加濕器后，以全年日均運行15.27 h計，改造后采用加濕量2臺10 kg/h和1臺6 kg/h節(jié)能型濕膜加濕機每年消耗電量7 891度，節(jié)電116 956度，節(jié)電率93.7%。以每度電0.8元計算，每年節(jié)約電費9.36萬元。該機房共安裝3臺濕膜加濕器，工程總投資5.08萬，靜態(tài)投資回收期約為0.55年。
數(shù)據(jù)機房采用現(xiàn)有2臺100 kW空調(diào)、2臺70 kW空調(diào)和4臺30 kW空調(diào)配套的加濕系統(tǒng)，每年消耗電量177 302度。機房空調(diào)配套加濕器改造為B廠商的節(jié)能型濕膜加濕器后，以全年日均運行11.35 h計，改造后采用加濕量4臺10 kg/h和1臺7 kg/h節(jié)能型濕膜加濕機，每年消耗電量9 605度，節(jié)電167 951度，節(jié)電率94.6%。以每度電0.8元計算，每年節(jié)約電費13.44萬元。該機房共安裝5臺濕膜加濕器，工程總投資11.45萬，靜態(tài)投資回收期為0.85年。
因條件限制（尚未建能耗監(jiān)測平臺），無法直接取得節(jié)能加濕器改造前后整個機房的能耗數(shù)據(jù)。以上節(jié)能分析，還未考慮采用濕膜加濕技術(shù)以下兩個方面節(jié)能：一方面，加濕汽化過程降低機房空間的溫度，間接節(jié)省空調(diào)的制冷能耗而達(dá)到的節(jié)能效果；另一方面，避免了紅外加濕或電極加濕器產(chǎn)生的熱量，對空調(diào)制冷造成的負(fù)擔(dān)。因此，實際節(jié)能效果應(yīng)比以上分析的結(jié)果更好。
5 結(jié)束語
通過與紅外線加濕器和電極式加濕器技術(shù)工作原理對比，結(jié)合內(nèi)蒙古電信信息化機房、數(shù)據(jù)機房實際安裝使用前后耗電量的測算比較可知，節(jié)能型濕膜加濕器具有節(jié)能效果明顯，投資回收期短，后期維護(hù)工作量小，維護(hù)成本較低等優(yōu)勢，可完全替代原有精密空調(diào)配套的紅外加濕器，在我國干旱、半干旱地區(qū)的通信機房加濕應(yīng)用中具有很好的推廣價值。