热管/蒸气压缩复合空调原理及其在高发热量空间的应用效果分析

　　1 背景

　　近年来,伴随我国各行业、各领域内信息化建设进程的不断推进,通信、网络、数据这些相关产业迅猛发展。截至2009年,我国互联网和手机用户分别达到3.84亿和7.5亿[1],我国IDC市场规模达72.8亿元人民币[2],预计未来几年,这些领域仍将保持高速发展态势。网络通信的不断更新换代和业务量的快速发展带动了移动基站和网络、数据机房等基础设施的大规模建设。以移动基站为例,截至2010年6月底,仅中国移动公司的基站总数就已达到62万个,其中TD基站数为11.5万个[3]。随着业务量的快速增长和3G乃至4G业务的发展,我国的基站建设将进入一个持续增长期[4]。

　　基站和机房内部服务器设备发热密度大且全年不间断运行,再加之相应的全年供冷空调以及UPS和照明系统,基站和机房的能耗异常巨大。统计数据表明,中国移动公司基站耗电量占全公司总耗电量的70%以上[4-5],仅在2007年我国通信行业耗电量已突破200亿kW#h[5]。随着通信、网络、数据产业数据容量和交互速度的不断提高,未来基站和机房将在数量和发热密度上同步增长,必然带来巨大的能耗压力。

　　图1给出了基站和IDC机房的能耗分布情况[4,6]。由此可知,我国基站和机房能耗结构不合理, IDC机房的PUE(即机房耗电总量与IT设备耗电总量之比)高达2.27,空调能耗比例过高,存在较大的节能空间。所以从空调节能入手,将有效且较大幅度地降低基站和机房能耗,实现通信、网络、数据行业的节能减排和可持续发展。

　　2 现有的全年冷却技术方案

　　移动基站、网络与数据机房的空调系统一般采用机械制冷设备,包括普通房间空调器和机房专用空调机。近年来,为推进节能减排步伐,出现了诸如新风利用、热管技术等多种节能产品,其技术方案及特点如表1所示。

　　从表1可以看出,用于基站和机房的全年冷却方案形式多样,手段不一,但总体而言,均存在各自的弊端和不足。对于采用传统机械制冷的方案而言,虽然可以保证室内空间降温的安全性,但由于空调设备全年制冷运行,无法从根本上实现空调的运行节能;而对于新风利用、热管等技术方案,虽然能够在过渡季和冬季利用室外自然冷量对室内空间进行降温,但存在室内洁净度、湿度控制困难,初投资或维护成本过高,节能设备与主空调设备的耦合控制困难等问题。

　　对于基站和机房的内部空间冷却,理想的技术方案应以冷却可靠性、运行节能性和投资经济性为指导原则。冷却可靠性是前提;运行节能性是基础,高效、安全、稳定地利用冬季和过渡季的室外自然冷能是实现机房和基站空调节能的必由之路,同时也是实现该领域空调节能的关键所在;投资经济性是决定技术方案能否得到推广应用的必要条件,只有成本和节能性均衡的技术方案才具有长久的市场生命力。