中国移动空调节能在通信核心机房中的应用

空调节能在通信核心机房的应用 中国移动通信集团江苏公司淮安分公司 “ 节能先锋 ” QC小组 课题介绍 中国移动通信秉持“正德厚生，臻于至善”的企业理念，结合公司生产特点，将节能减排整体工作确定为中国移动“绿色行动计划” ,积极开展节能降耗工作。 因此我们绿色先锋小组响应公司节能减排，“绿色行动计划”号召，将节电作为本次活动的主题，并应用在通信核心机房的空调中。 目录 第三部分：项目实施 第一部分：小组概况 第二部分：课题筹备 第四部分：效果检测 第五部分：效果巩固 2 1 3 4 5 1.1小组概况 小组概况： QC小组名称 淮安移动绿色先锋小组 所属部门 淮安移动工程维护部 课题类型 创新型 注册日期 2009.4 组长 唐彦 活动课题 空调节能在通信核心机房的应用 活动起止日期 2009.4 2009.11 活动频次 每月一次 小组成员 姓名 性别 年龄 文化程度 职称 组内分工 QC学习时 间 唐彦 男 25 硕士 工程师 课题策划 90H 史峰 男 35 本科 经理助理 计划实施 90H 段炼 男 32 本科 设备班班长 计划实施 90H 田睿 女 25 本科 创新管理员 课题研究 90H 沈孝飞 男 25 本科 工程师 计划实施 90H 目录 第二部分：课题筹备 2.1问题提出 2.3确定课题 2.4设定目标 2.5提出并确定最佳方案 2.6制定对策 2.2问题分析 3 3 1 2 3 4 5 6 2 2.1问题提出 8%16%25%12%24%35%0%10%20%30%40%0 8 年/ 0 7 年 0 9 年/ 0 7 年 1 0 年/ 0 7 年基本目标挑战目标集团公司要求08年单位业务耗电量较 07年下降 8%,09年下降 16%,10年下降 25%. 设备能耗的降低压力巨大 . 通信机房能耗占公司总能耗的 66%,我们对公司的能耗构成情况进行了详细的分析，分析情况如右图中所示。 通信机房66%营业厅20%综合楼10% 其他4% 通信机房营业厅综合楼其他核心机房能耗原因分析排列图： 2.1问题提出 设备耗电量和空调耗电量分别占机房总耗电量的 47%和 41%，是造成机房耗电量高的主要原因，而设备属于第三方客户，无法强制改进，因此我们将 降低通信核心机房空调的能耗 作为本次活动的重点。 2.2问题分析 无线设备厂家 摩托罗拉 阿尔卡特 爱立信 无线设备型号 HorizonII indoor， HorizonII Mini indoor MBI3， MBI5 RBS2206 RBS2216 温度 范围（ ） -5 +45 -5 +45 -5 +40 机房内配置空调机的目的，是为了使机房的环境能满足通信设备的正常工作的要求，因此，要确定适合机房的空调机类型，首先应了解各种设备对环境，主要是对温度和相对湿度的要求。 通信维护规程对通信核心机房的温度和湿度作出了明确的要求。 机房的温度 ,对蓄电池组的使用寿命有着非常大的影响 .所以机房温度应该保持在 20 -25 为宜 . 机房类型 温度 相对湿度 机房洁净 度 交换机房 21 25 40% 70%（注2） B级（注 1） 数据机房 20 23 40% 60% B级 传输机房 21 25 40% 70% B级 一般通讯设备温度不宜超过 30 ,否则设备运行稳定性显著下降 根据以上原因分析确定课题 : 空调节能在通信机房的应用 2.3确定课题 表 2-4:活动计划时间表 2.3确定课题 2.4设定目标 目标设定依据 在兄弟公司 B和 C都有较低的日均耗电量，分别 138度 /天和 151度 /天，而我公司的日均耗电量为 217度 /天，由于 B,C两家公司与淮安分公司在规模、软硬件水平类似的分公司的月均数据，两家分公司的日均耗电量达到目标值。 从兄弟公司那边了解到他们都采用了一些节能措施 使得机房空调的日均耗电量大幅下降，因此我公司采用 节能技术也一定可以大幅度降低日均耗电量。 2.4设定目标 经过小组全体成员共同研究决定， 小组将本次QC活动的目标定为： 将现在的每台机房空调日均用电量从 217度 /天降至 152度 /天。 2.5提出并确定最佳方案 小组召开会议，用“头脑风暴法”的方式充分对不同方案的各个细节进行讨论分析，最后利用亲和图总结创新方案： 2.5提出并确定最佳方案 利用亲和图，最后得到 3种创新型解决方案： 机房智能通风换热系统 1 空调风管送风系统 2 空调电子膨胀阀 3 2.5提出并确定最佳方案 方案一：机房智能通风换热系统 工作原理：在机房安装通风系统，引入室外的冷空气对室内设备进行冷却。当室外温度在 30 以下时，利用机房智能通风系统工作，室外温度高于 30 时，开启机房空调对设备进行冷却。 机房智能通风系统的优点： 1、利用室外冷空气，绿色环保 2、和空调联动。 3、缩短压缩机工作时间。 机房智能通风系统的缺点： 1、不能单独使用，必须要和机房空调配合使用。 2、室外冷空气中含有的浮悬颗粒对机房的洁净度造成影响； 且在进风口安装的滤网容易脏，维护量较大。 3、通风系统对于室内的湿度无法控制。 2.5提出并确定最佳方案 方案二：空调风管送风系统 工作原理：通过压缩机制冷，冷量通过静压箱进入到送风管道，然后每个管道输出口对应相应的设备，分别对其送风散热。通过有针对性的送风散热，从而达到提高空调的制冷效果，降低空调的能耗。 空调上送风系统的优点： 1、利用管道直接送风，送风距离长。 2、对设备直接送风，有效降低设备温度。 3、提高空调制冷效率。 空调上送风系统的缺点： 1、对机房初始环境要求高，如前期没有考虑后期改造将十分困难。 2、初期投资费用偏高，安装费用高达 150000元。 3、有局部过热的情况，导致耗能有所增加。 2.5提出并确定最佳方案 热力膨胀阀广泛应用于机房空调。它既可控制蒸发器供液量，又可节流饱和液态制冷剂。热力膨胀阀的工作原理是建立在力平衡的基础上。随着节能降耗的呼声愈来愈强烈，控制更精准，使用更节能的电子膨胀阀的开始逐渐被开发和使用。 电子膨胀阀使用更加先进、精密的控制系统 通过 EVD驱动器所进行的比例积分（ PID）过热度控制，可以在各种条件下将最好地使用蒸发器（平均过热度较低），与机械阀的运行相比较而言，提高了机组的效率。 通过控制器人为设定有效的控制过热度，降低过热值，可以将过热值将接近与蒸发值且稳定运行，确保在各种条件下最好的使用蒸发器。 方案三： 空调电子膨胀阀 空气温度 （ C） 热力膨胀阀 电子膨胀阀 制冷量（ KW） 消耗能量（KW） COP 制冷量（ KW） 消耗能量（KW） COP 6.2 90 33 2.7 114 30 3.8 13.8 90 33 2.7 107 33 3.2 20.6 90 33 2.7 104 35.5 2.9 26.7 86 35.5 2.4 99 38 2.6 37.6 79 41 1.9 89 44 2.0 表 5-1 实验室的模型进行多次测试数据 方案优点： 1、直接对空调节流机构进行改造，提高空调利用率。 2、改造成本比较低，一个电子膨胀阀只要 7500元。 3、改造工程实施方便，对机房和设备改造小，影响范围小。 方案缺点： 1、是对空调本身的节流装置进行改进，相对不是很直观 . 2、需要和相关设备商协调完成，可能出现不匹配现象。 3、效果检测周期相对较长。 评价表示 评价说明 评价标准 5 4 3 2 1 节能效果 解决问题的 程度 很好 较好 一般 不好 差 可实施性 是否能小组 自行解决 部门内实 施 公司内实 施 部分与第三方 合作实施 完全与第三方 合作实施 完全依靠第三方实施 经济性 费用的高低 1万元以 下 12万元 23万元 34万元 4万元以 上 创新性 方案的创新 性程度 很好 较好 一般 不好 差 表 5-2 评判标准 2.5提出并确定最佳方案 2.5提出并确定最佳方案 确定最佳方案 小组成员对以上方案的可行性进行评分。 序号 方案 评估标准 项目组成员打分 综合得分 是否采用 唐彦 段炼 沈孝飞 田睿 史峰 1 机房智能通风换 热系统 可实施性 3 3 3 3 3 51 不采用 创新性 3 4 3 3 3 节能效果 3 3 3 3 3 经济性 1 1 1 1 1 2 空调上送风系统 可实施性 3 3 3 3 3 54 不采用 创新性 3 3 3 3 4 节能效果 4 4 3 3 4 经济性 1 1 1 1 1 3 电子膨胀阀的应 用 可实施性 3 3 3 3 3 83 采用 创新性 4 4 5 4 4 节能效果 4 4 5 4 5 经济性 5 5 5 5 5 2.6制定对策 在确定了采用电子膨胀阀的智能节流应用的最佳方案后， QC小组制定了以下几个实施的步骤。 电子膨胀阀的安装和调测 针对现有空调品牌选择合适的电子膨胀阀 对现有机房空调节流器件进行确认 检验电子膨胀阀的使用效果 2.6制定对策 QC小组全体成员根据上述工作步骤，制定了相应的研究对策，具体见下表。 序号 对策 目标 措施 地点 负责人 时间 1 对现有机房空调节流器件进行确认 完成对所有机房空调设备的节流器件的确认 1.统计现有核心机房空调型号 2.对机房空调进行拆卸 3.对现有空调使用的膨胀阀确认，看是否有使用电子膨胀阀 淮安移动楚州核心机房 沈孝飞 唐彦 8.1-8.10 2 针对现有空调选择合适的电子膨胀阀 确定一款合适型号的电子膨胀阀 1.对市场上主流的电子膨胀阀调研 2.比较几款电子膨胀阀的性能参数 3.选择合适的电子膨胀阀 淮安移动楚州核心机房 田睿 段炼 8.11-8.31 3 电子膨胀阀的安装和调试 合理完成电子膨胀阀的安装测试 1.在现有机房空调中安装电子膨胀阀。 2.对电子膨胀阀耗电量绘制控制图 淮安移动楚州核心机房 史峰 唐彦 9.1-9.10 4 检验电子膨胀阀的使用效果 测试电子膨胀阀 的节能效果 1.与现有安装热力膨胀阀的空调做耗电量对比测试 淮安移动楚州核心机房 田睿 段炼 9.10-9.20 目录 3.1对策实施 1 第三部分：项目实施 3 实施步骤一、对现有机房空调节流器件进行确认 地点 楼层 品牌 数量 安装何种类型的膨胀阀 楚州综合楼 三楼 力博特 2 热力膨胀阀 海洛斯 2 热力膨胀阀 二楼 力博特 4 热力膨胀阀 检查发现，所有空调基本都是采用热力膨胀阀 表 7-1 统计结果 卡乐（ CAREL） 美国 ALCO 丹佛斯（ ETS） 市场占有率 50% 30% 15% 用户满意度 80% 75% 75% 返修率 5% 10% 10% E2V E3V E4V 兼容性 CFC, HCFC, HFC R22, R134a, R407 C, R410A R22, R134a, R407 C, R410A 最大工作压力 (MOP) 高达 40 bars 最大到 42 bar 高达 42 bar 制冷剂温度 -40到 65 C -20到 65 C -20到 65 C 室内温度 -30到 50 C -10到 50 C -10到 50 C 相电流 450 mA 450 mA 450 mA 驱动频率 100 Hz 10 50 Hz 50 Hz 相电阻 (25 C / 77 F) 36 10% 36 10% 36 10% 价格（元） 3500 4000 4300 首先对现在市场上主流的电子膨胀阀进行调研，对几种电子膨胀阀的性能参数进行比对，经过对市场调研，市场上主流电子膨胀阀的品牌有卡乐（ CAREL），美国 ALCO，丹佛斯（ ETS）电子膨胀阀。 根据对市场占有率，用户满意度以及产品的返修情况，综合考虑，决定选用卡乐公司的电子膨胀阀 考虑到性价比等综合因素，决定采用电子膨胀阀 E2V，另外电子膨胀阀的控制部分选择驱动器 EVD4的组合方案。 卡乐（ CAREL）电子膨胀阀产品参数对比 实施步骤二、针对现有空调选择合适的电子膨胀阀 小组成员在确定好电子膨胀阀的选型后 ， 联系相应的设备商 ， 所以决定先采购一套电子膨胀阀和驱动器 ， 进行前期测试 。 地点 楼层 品牌 数量 安装何种类型的膨胀阀 楚州综合楼 二楼 力博特 2# 1 电子膨胀阀 力博特 3# 1 热力膨胀阀 根据现场调查，发现楚州核心机房的 2楼 2号和 3号空调平时日均消耗较大，决定用这两台空调做比对试验。 实施步骤三、电子膨胀阀的安装和调试 电子膨胀阀安装现场如下图 运用专业软件数学 Matlab6.5绘制了 2#空调耗电量平均值与标准差控制图，根据判断准则，没有出现失控的点，整个过程完全受控。 0501001502002503003502009年7月20日2009年7月27日2009年8月3日2009年8月10日2009年8月17日2009年8月24日2#机耗电量( 度/天）3#机耗电量( 度/天）两台空调耗电量对比 2#空调电表读数 3#空调电表读数 实施步骤四： 检验电子膨胀阀的使用效果 2#空调与 3#空调相比 发现能耗明显有所下降 目录 4.1目标值测试对比 4.2效益评估 1 2 第四部分：效果检测 3 4.1目标值测试对比 目标达到了 4.2效益评估 本次 QC活动成果创造性的将电子膨胀阀在机房空调中使用，具备极大的效益 : 节省能源，彰显中国移动的企业责任。 响应了国家和集团公司节能减排的号召。 使节能减排的观念深入人心。 目前截止本项目结束时，共运行安装