空调节能研究
摘要
响应电信集团公司节能号召，对空调节能进行研究，提出并实施各种节能措施，取得良好效果。
关键词：制冷、压缩机、冷凝器
引 言
节能是近年通信电源界讨论得比较多的一个问题，降低能耗确定为今后运维工作中必须持续推进开展的一个重点。过去广西区电信有限公司玉林市分公司普遍存在能源浪费的情况，主要遇原因是缺乏专人管理和监督，没有对耗电设备节能研究和改造，从而造成能源浪费现象。从去年开始分公司很重视节能，动员全员节能活动。现在耗能设备包括通信设备、照明灯、办公设备、空调。其中空调耗电一般占到总耗电量50%左右，空调中的中央空调耗电又是最大的。近年以来我们对节能做了很多工作，我在此主要总结一下空调节能改造的过程和获得的良好效果与大家分享。
搞节能工作，我们坚持投入少、见效快、实施时间短、易推广的原则，来降低维护成本，具体实施方案如下：
一、中央空调节能改造
（一）生产楼中央空调的节能改造
1．现状
城北局生产楼有两台70KW的RC中央空调水冷机组，主要供给网管机房、电力机房、监控中心、会议室制冷作用，主机安装于楼顶。每台主机配置有两套系统，每套系统有两只20匹的压缩机，两只2.7KW的风机，独立冷凝器。两套系统分别安装于主机柜内两端，中间无间隔。因为厂家设计每台机组都把四个风机的空气开关旁边的接通触点串接起来，连到保护电路，其中任何一个风机跳闸都保护停机，所以机组中任何一套系统运转时四个风机必须同时运转，不然会造成气流在风机口间循环，冷凝器得不到冷却而高压保护停机。
正因为如此，当一套系统运转时，就有两个风机无用的运转，造成耗能，且易损坏风机。平时开两套系统已满足制冷要求，但为了安全可靠平时分别开启两台机组中的一套系统，把机组中的另一套系统手动关闭，这样有四个风机无用的运转，耗能较大。
2．改造
为了节能我们做了一些改造。把手动关闭的两套系统的风机空气开关打下，拆下未用风机的电源线并包好绝缘，打上风机的空气开关。用木板盖住不运转风机的四个风机口，压上些重物，因为是上吹风，且风口平整，盖得较严密。用帆布或大泡沫块盖住未用冷凝器吸气侧，投入只用几十元。启动两台机组工作正常，调换系统运行时也用同样的方法，很方便，这样避免了四个风机的空转。
3．效果
每只风机2.7KW，四只就10.8KW，每天运转16小时，每天节电172.8度（10.8千瓦×16小时=172.8度），每月节约电费约2592元（172.8度×30天×0.5元=2592元），每年节约电费约31104元（2592元×12个月=31104元）。现实实施效果较好。
（二）综合楼中央空调的节能改造
1．现状
城北综合楼有三台180.3KW的RC中央空调水冷机组，供16层办公楼制冷，是耗电大户。以前用人工开机停机，上班或有会议时开机，下班或会议结束时停机。但由于维护人员少，难以按时停机，造成不必要的电能浪费。
2．改造
为了有效控制机组运行，减少不必要的额外运转所造成的能源损失，我们对三台机组做了些小改造。在每台机组的开启开关处分别串接中间继电器，用三个定时器分别控制三个中间继电器的接通与断开，进而控制三台机组的运行。定时器上可设定10到12组开停机命令，每组命令能准确地设置星期几、哪个时间段开机，准确到分钟；是星期几、哪个时间段关机。用定时器设定空调的开启日期和时间段，很方便，又减少了开关机工作量，更重要的是减少了以往不少的空开机浪费，投入只用300元就解决问题。
3．效果
平时开启两台机组可满足制冷要求，每天节约2小时，每天节电721.2度（180.3千瓦×2台×2小时=721.2度），每月节约电费约10818元（721.2度×30天×0.5元=10818元），每年取6个月算节约电费约64908元（10818元×6个月=64908元）。
另外为了更节电，把水温从原来的9℃调至15℃，办公楼内还能保持在27℃，并不影响办公，这样两机组只在开启初期同时运转，当温度降得接近15℃时有一台停止工作，只有一台保持工作，水温仍能保持在15℃，正常办公不受影响。每天一台机组停开3小时，每天节电540.9度（180.3千瓦×3小时=540.9度），每月节约电费约8113.5元（540.9度×30天×0.5元=8113.5元），每年取6个月算节约电费约48681元（8113.5度×6个月=48681元）。
全部整改后，以上两项相加每年节约电费约113589元。现实实施效果较理想。
（三）生产楼中央空调逐步替换节能改造
1．现状
城北生产楼两台中央空调（型号：7644T GB）于1998年投入使用，到现在已使用9年，（根据中国电信空调维护规程中央空调更换周期：中央空调更换周期为12年。）现在两台中央空调因使用年限已久，故障率很高，维修费用高，现在有4台压缩机损坏，更换需费用约4×2.8万＝11.2万，需更换过滤器4×500＝2000元，共需11.4万。由于是水冷式且设备陈旧，制冷效能已大大下降，在25平方的DCN机房内，有两台中央空调末端风机，但制冷还是不能满足机房要求，现在加开一台电风扇应急。该中央空调兼机房和办公使用，使用上不灵活（只要生产楼某一机房要制冷，中央空调就得运行，大大加大电能损耗）。每天24小时开机，对电能造成很大浪费。中央空调与分体空调比较，在相同制冷效果下，中央空调投资稍高，耗电较多，维修费较多，制冷慢，对机房不适合。
2．节能改造思路
根据分公司节能降耗的要求，建议采用5匹柜式空调逐步代替两台中央空调，达到节能降耗和平滑更新旧设备的目的。
3．实施步骤：
（1）用8台5匹柜式空调代替通信机房内的中央空调制冷，把中央空调只限于办公使用，进行节能，节约维修费。（空调室外机安装在阳台）
由于两台中央空调共有8台压缩机，有4台压缩机损坏，拟对损坏的压缩机不做更换，而把这11.4万的费用购买8台5匹柜式空调，代替生产楼的电池室（1台）、电力室（1台）、监控室（2台）、DCN机房（2台）、计算机机房（2台）的制冷，把中央空调只给办公使用，其功率能满足要求。通过采用加两个定时器控制中央空调的开停，把24小时开机改为8小时开机，即只在办公时间开机，进行节能，节约维修费。
（2）待中央空调到了报废期，再用6台3匹空调，8台5匹空调代替其他办公末端，实现空调设备全部更新。（空调室外机安装在阳台）
4．所需费用
第（1）步8（台）×1.1万（每台价值）＝8.8万
第（2）步6×0.8+8×1.1＝13.6万
总费用8.8＋13.6=22.4万
5．改后效果
(1) 第一步的'节约维护费和节能
现在两台中央空调已有4台压缩机损坏，如更换压缩机，需费用约4×2.8万＝11.2万，需更换过滤器4×500＝2000元，共需11.4万。进行第（1）步代替后，则无须更换，机组还能满足生产楼办公需要，直至报废，可把这11.4万的维修费用于自身更新改造，购买8台5匹柜式空调机。
两台中央空调末端机共27台。现在有8台二十四小时开机，有8台八小时开机，有11台未开启使用。两台中央空调主机二十四小时开机时电流至少有300A，加上末端风机每台300W，每月耗电：300×220×24×30×0.8÷1000＋（300×8×24×30+300×8×8×30）×0.8÷1000=39859度/月，约395768×0.5＝19929.5元/月。改为8小时开机时6643元/月。中央空调可以减少开支：19929.5－6643＝13286.5元/月。
新增8台5匹空调耗电电流为8（台数）×8（电流）×3（相数）＝192A，耗电220(电压)×192（电流）×20（每台机每天按20小时工作算）×30（每月按30天）×0.8＝20275度/月，每月电费：20275×0.5＝10138元/月。
实际节约电费：13286.5－10138＝3148.5元/月，3148.5×12＝37782元/年。
第（1）步8台5匹空调机成本两年半收回（8.8÷3.78=2.33年），到中央空调报废时共节约电费37782×3=113346元。
（2）第二步节能
未开的11台末端机开启使用时，压缩机会多投入运转，这时增加耗电220×150×5×30×0.8÷1000+300×11×5×30×0.8÷1000=4356度/月=2178元/月
改造前所有中央空调末端机开启时使用电费约19929.5+2178=22108元/月。
第二步增6台三匹空调8台五匹空调，耗电220×4.8×3×5×30×6×0.8÷1000+220×8×3×5×30×8×0.8÷1000=7350度/月=3675元/月
全部改造后使用电费约10138+3675=13813元/月
全部改造后节约电费约22108－13813=8295元/月，8295×12=99540元/年
第（2）步空调机成本一年半收回（13.6÷9.95=1.37年）。
此方案已得到区公司领导的同意，第（1）步的空调机已到货，到了安装阶段。
二、模块局机房空调节能改造
（一）改造的目的
乡镇模块局机房中，空调设备是耗电大户。为响应集团公司的节能号召，现在已按分公司用电管理办法实施，由原来温度设置24℃，全年24小时开启，改为温度设置27℃，5~10月份24小时开启，其它时间关闭，但节能效果还不够显著。模块局属D类机房，温度范围要求在5~35℃，经测试夏季晚间不开空调时，机房最高温度约33℃，仍在温度许可范围，这样就可以在晚间进行间歇停机节能，将有更显著的效果。故决定对模块局空调进行节能改造，使空调每天在08：00~20：00、23：00~24：00、04：00~5：00开启，其它时间关闭，空调温度设置28℃，达到更节能的目的。
（二）改造的方法
在模块局空调电源输入端，加装定时器和交流接触器，通过定时器设定开停时间来控制交流接触器的接通和断开，进而控制空调电源的通断，使空调在设定时间内运转（机房空调有来电自启动功能），空调温度设置28℃，即完成改造。接线见下图：
改造前接线图 改造后接线图
市电 市电
A B C N A B C N
A B C N
空调电源电缆
A B C N
空调电源电缆
（三）改造费用
经统计，玉林全市的模块局空调见附表《玉林模块局空调机统计表》，要改造的空调机数量共110台，需采购定时器108只，交流接触器110只。每只定时器40元，每只交流接触器60元，两项共10920元。每台空调投入约100元。
（四）改造后节电效果
改造后每台空调每天少开10个小时，在这10个小时中，空调压缩机按工作4小时计算，每台空调每月减少耗电220(电压)×24（电流）×4（小时）×30（每月按30天）×0.8÷1000＝507度/月，每月减少电费507×0.7＝355元/月，投入的100元十天后收回。整项改造工作完成后，按每年5~10月份使用空调计算，一年可减少电费约355×6×110＝234300元/年。
（五）实施
器件采购后，各县市分公司外围维护人员，用两周的时间完成安装工作，节电效果即可生效。现在已采样试点，试验效果较佳，下一步将全面铺开。
三、空调节能其它措施
（一）现状
在通信机房到更换年限的、带病工作的空调较多，设备老化，性能减退，制冷效率降低，没有得到及时更换，导致额外的能耗。空调设置不合理，以往大机房常用两三台大功率专用空调制冷来满足机房环境要求，其功率大，常有20匹一台，每台有两套制冷系统，两套系统冷凝器浑然一体，两个冷凝风机也是共用的。这就使得空调减载只有一套制冷系统运行时两个冷凝风机都运转，较耗能，当一个风机故障时，整台高压报护，无法正常工作，故障影响面大。使用大功率空调吸热和送风到较集中，对边远热源较难快速冷却，空调压缩机的运行时间长，不节能，以往大功率专用空调多为进口设备，投资成本高，配件贵，维修困难。
（二）改造
1．集中改分散
今后对面积较大、设备较多的机房，是上送风的尽量使用多台普通五匹空调加专用加湿机解决，这样投资成本低，配件便宜，维修简单。安装时针对热源安装很灵活，空气循环快，制冷快，减少空调压缩机的运行时间，很节能。根据负荷增减空调开启台数灵活，这样既节约投资，维修费用低，又节能，是很好的方法。
我们在东明分局和城北分局的数据机房、动力机房实施试验，效果很好。在保持原温度一样的情况下空调压缩机有了较长时间的停顿，省电约10%。
2．替换旧空调
如果是下送风机房的，用下送风空调为主，上送风为附，针对热源安装，一样节能。维护中对机房内超期、带病服役、制冷效率下降严重的空调机其为了维持机房温度，工作强度将会加大，造成的能耗浪费相当大，因此尽量予以更换。对5匹以上的机房专用精密空调，如整套更换费用支出较大，建议考虑更换外机，即冷凝器和压缩机部分，这样也可以达到提高制冷效率，降低空调耗电量的目的。
3．清洁、提高温度
经常清洁滤网及室外机，提高空调效率，减少能耗。适当设高空调温度也能达到节能的目的，实践中设高2度节电20%。
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