通信機(jī)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(duì)機(jī)房運(yùn)行環(huán)境要求較高，根據(jù)通信機(jī)房類(lèi)別不同，溫濕度要求見(jiàn)表1。通信機(jī)房節(jié)能型濕膜加濕器的應(yīng)用
空氣中相對(duì)濕度過(guò)低時(shí)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(jī)磁介質(zhì)剝落、通信數(shù)據(jù)丟失或混亂、元件損壞等。我國(guó)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(duì)濕度較低，通信核心機(jī)房環(huán)境加濕顯得尤其重要。
2 技術(shù)分析
現(xiàn)有通信機(jī)房專(zhuān)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(duì)比如下。 2.1 紅外線加濕器
紅外線加濕為潔凈加濕，屬于強(qiáng)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(guò)熱蒸汽對(duì)空氣進(jìn)行加濕。它屬于無(wú)菌型加濕，其優(yōu)點(diǎn)有加濕速度快、動(dòng)作靈敏、易控制、紅外燈管使用壽命較長(zhǎng)、設(shè)備體積較小等。缺點(diǎn)是紅外線加濕器關(guān)鍵部件紅外燈管價(jià)格昂貴，能耗高，清洗水槽的工作量大，運(yùn)行費(fèi)用較高。加濕時(shí)，需要將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使水沸騰變成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(huì)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(guò)控制加濕罐中水位來(lái)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(wú)水時(shí)則無(wú)電流，克服了電熱式無(wú)水空燒不**的缺點(diǎn)。電極式加濕器具有體積小、安裝簡(jiǎn)單、**可靠等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是當(dāng)要求較大加濕量時(shí)其能耗大，當(dāng)使用非凈化水時(shí)電極板易結(jié)垢，且更換加濕罐的成本高。加濕時(shí)需要將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使水沸騰變成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(huì)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(guò)水泵將水箱內(nèi)經(jīng)過(guò)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(rùn)，再由節(jié)能型加濕機(jī)內(nèi)部的送風(fēng)機(jī)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(jī)房加濕。汽化過(guò)程需吸收環(huán)境的熱量，通過(guò)機(jī)房空調(diào)的送風(fēng)、回風(fēng)系統(tǒng)，加濕氣化過(guò)程將降低機(jī)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(shí)，機(jī)房?jī)?nèi)含有灰塵雜質(zhì)的空氣會(huì)被濕膜所過(guò)濾，在進(jìn)風(fēng)口安裝亞粗效無(wú)紡布過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行空氣粗濾凈化。當(dāng)濕度探頭監(jiān)測(cè)到機(jī)房的濕度達(dá)到規(guī)定時(shí)，加濕機(jī)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(diǎn)是設(shè)備體積較大，需在機(jī)房?jī)?nèi)單獨(dú)安裝。
3 工程案例
3.1氣候特點(diǎn)
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?yàn)橹?。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(shí)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(jī)房常年需要加濕。內(nèi)蒙古電信呼和浩特市金橋信息化機(jī)房和數(shù)據(jù)機(jī)房均為高熱密度機(jī)房，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備發(fā)熱量大，機(jī)房環(huán)境溫度較高。通信機(jī)房專(zhuān)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(jī)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(guó)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(diǎn)和氣候特點(diǎn)，通過(guò)節(jié)能效果分析、比較，將節(jié)能效果較好且易于實(shí)施的節(jié)能型濕膜加濕器列為通信機(jī)房節(jié)能減排工作的頭個(gè)技術(shù)改造項(xiàng)目。
3.3 工程實(shí)施方案
根據(jù)金橋信息化機(jī)房和數(shù)據(jù)機(jī)房的面積、裝機(jī)容量、設(shè)備發(fā)熱量等條件，本工程將在金橋信息化機(jī)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(tái)，加濕量為6 kg/h的節(jié)能型濕膜加濕器1臺(tái)；金橋數(shù)據(jù)機(jī)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(tái)，加濕量為7 kg/h的節(jié)能型濕膜加濕器1臺(tái)?？紤]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(zhǎng)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(duì)比見(jiàn)表2。
注：因節(jié)能型濕膜加濕器投產(chǎn)的時(shí)間較短，改造后濕膜加濕器的日平均運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)是按改造前后保持相同濕度的情況推算出來(lái)的。另外，經(jīng)實(shí)測(cè)，濕膜加濕器在待機(jī)狀態(tài)（非加濕）的工作電流為0.04～0.05 A。
3.4 實(shí)測(cè)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(cè)平臺(tái)，無(wú)法直接讀取改造前后加濕器的能耗數(shù)據(jù)，暫時(shí)采用測(cè)量改造后節(jié)能加濕器在高風(fēng)速狀態(tài)的實(shí)測(cè)工作電流來(lái)評(píng)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(lái)空調(diào)內(nèi)置加濕器的運(yùn)行時(shí)間，計(jì)算出各機(jī)房改造前空調(diào)內(nèi)置加濕器的日平均運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，信息化機(jī)房為10.18 h，數(shù)據(jù)機(jī)房為9.2 h。
改造前信息化機(jī)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(jī)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(jī)房改造后濕膜加濕器的日平均運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，信息化機(jī)房為15.27 h，數(shù)據(jù)機(jī)房為11.35 h。根據(jù)加濕設(shè)備高風(fēng)速運(yùn)行及待機(jī)狀態(tài)的實(shí)測(cè)工作電流來(lái)計(jì)算改造后機(jī)房加濕器的年耗電數(shù)。
改造后信息化機(jī)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(jī)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(jī)濕膜、無(wú)機(jī)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(jī)房及數(shù)據(jù)機(jī)房節(jié)能型濕膜加濕器均采用有機(jī)濕膜。有機(jī)濕膜是經(jīng)過(guò)特殊成分的樹(shù)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(wú)毒、耐酸堿、耐霉菌、耐腐蝕的特點(diǎn)。
3.6 維護(hù)工作量及費(fèi)用分析
現(xiàn)有空調(diào)加濕系統(tǒng)由于是高溫蒸汽加濕，會(huì)產(chǎn)生大量水，需要對(duì)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(zhǎng)，每臺(tái)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(tái)每年耗材成本為2 000~3 000元。濕膜加濕器是通過(guò)空氣交換加濕，不會(huì)產(chǎn)生高溫，淋水系統(tǒng)自動(dòng)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(jià)格約1 000元。純水裝置的濾芯每年更換一次，更換一次價(jià)格約1 500元。過(guò)濾網(wǎng)半年沖洗一次，可反復(fù)使用，每塊價(jià)格約80元。濕膜加濕器年耗材開(kāi)支約2 100元。
3.7 工程中的注意事項(xiàng)
（1）設(shè)備應(yīng)靠墻與空調(diào)同向安裝在兩排機(jī)架的過(guò)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(shí)將水霧濺到通信設(shè)備上。
（2）儲(chǔ)水裝置及送水裝置應(yīng)有防滲漏措施或監(jiān)測(cè)告警。
（3）停止加濕時(shí)送風(fēng)機(jī)也應(yīng)停止工作，避免額外耗能。
（4）加濕器周?chē)鷳?yīng)增加擋水壩，且安裝漏水檢測(cè)探頭，并納入動(dòng)環(huán)監(jiān)控中。
（5）送水主管線盡量選擇在機(jī)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(jī)殼內(nèi)。
4 效益分析
根據(jù)上述工程案例測(cè)試數(shù)據(jù)可知，信息化機(jī)房采用現(xiàn)有3臺(tái)100 kW空調(diào)和2臺(tái)30 kW空調(diào)配套的加濕系統(tǒng)每年消耗電量124 847度。機(jī)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(yùn)行15.27 h計(jì)，改造后采用加濕量2臺(tái)10 kg/h和1臺(tái)6 kg/h節(jié)能型濕膜加濕機(jī)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(jì)算，每年節(jié)約電費(fèi)9.36萬(wàn)元。該機(jī)房共安裝3臺(tái)濕膜加濕器，工程總投資5.08萬(wàn)，靜態(tài)投資回收期約為0.55年。
數(shù)據(jù)機(jī)房采用現(xiàn)有2臺(tái)100 kW空調(diào)、2臺(tái)70 kW空調(diào)和4臺(tái)30 kW空調(diào)配套的加濕系統(tǒng)，每年消耗電量177 302度。機(jī)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(yùn)行11.35 h計(jì)，改造后采用加濕量4臺(tái)10 kg/h和1臺(tái)7 kg/h節(jié)能型濕膜加濕機(jī)，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(jì)算，每年節(jié)約電費(fèi)13.44萬(wàn)元。該機(jī)房共安裝5臺(tái)濕膜加濕器，工程總投資11.45萬(wàn)，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(cè)平臺(tái)），無(wú)法直接取得節(jié)能加濕器改造前后整個(gè)機(jī)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(gè)方面節(jié)能：一方面，加濕汽化過(guò)程降低機(jī)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(duì)空調(diào)制冷造成的負(fù)擔(dān)。因此，實(shí)際節(jié)能效果應(yīng)比以上分析的結(jié)果更好。
5 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)與紅外線加濕器和電極式加濕器技術(shù)工作原理對(duì)比，結(jié)合內(nèi)蒙古電信信息化機(jī)房、數(shù)據(jù)機(jī)房實(shí)際安裝使用前后耗電量的測(cè)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(shì)，可完全替代原有精密空調(diào)配套的紅外加濕器，在我國(guó)干旱、半干旱地區(qū)的通信機(jī)房加濕應(yīng)用中具有很好的推廣價(jià)值。