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作为世界科学技术发展的最新成就微电子技术、计算机技术、信息技术在节能减排方面做出了重要的贡献,建设各种各样实时的、非实时的系统,服务于我们的工作和生活,通过它们实现无线通讯、无纸化办公、电子邮件、网上购物、视频会议、各种监控数据实时传输等,然而不为人知的是随着各类信息系统的不断建设和发展,承载各种信息系统运行的机房反而成为高能耗的突出环节。因此,如何做好各类机房节能减排,便成了政府、企业的燃眉之急。
机房的节能不仅仅包括机房主设备的节能,更重要的还涉及电源、空调、机房空间等多个方面。对于大多数企业而言,除了机房的一次性投资外,更大的成本在后续长期的运维上面。
1 机房节能减排技术措施
1.1 机房建筑结构及装饰设计
机房的节能应从规划、设计开始,结合最新节能、环保、低碳的技术,充分利用空间节约、供电节约、制冷节约、水资源节约等技术,依据当地的气候条件,充分利用自然冷资源,最大限度实现节能环保绿色低碳建设。
在新建造机房建筑时,机房区域的保温性能成为节能降耗的重要技术指标,设计时要求符合《公共建筑节能设计标准GB50189—2005》,由于大部分机房要求保持常年恒温恒湿的环境,因此在建筑机房区域结构上要有良好的保温性能,同时外墙不应设置外窗。
在进行老旧机房改造时,一方面,可以通过为机房区域墙体加装保温层,另一方面,通过改造窗框、玻璃以及安装遮阳装置,达到减少外界环境对机房内环境的影响,实现节能降耗的目的。
无论是新建还是改造,机房设计时都要进行机房内冷热通道设计,合理的冷热通道设计有利于提高能效比,降低空调用电量和设备耗电量。
对于新建机房建议采用“空调下送风”方式,机柜摆放方式建议采用“面对面,背靠背”,这样冷热气流相对独立,符合服务器等IT设备从正面进风、从后面排风的设计。通过将冷、热气流分开,可避免前排机柜排出的热空气与空调的冷空气混合后再进入后排机柜,不会出现冷气流的“断路”现象,减少机房内局部设备区高温情况的出现。
对于没有条件采用“空调下送风”的机房,可根据机房实际情况,采取在设备机柜对面安装空调的方式和在机房热负荷较高的区域上部适当增加回风风机的方法强制气流循环,将热气流回送到空调的回风口,改善机房的冷热气流组织,使得冷气流在机房中分布较为均匀,并可直接进入机柜中的设备,进行充分的热交换。
1.2 制冷系统设计优化
1.2.1 合理的进行机房制冷设备的选型
进行机房制冷设备的选型工作应结合机房所在地区的地理、气候环境以及机房所承载的系统功能来设计,重点是选择精密空调还是舒适空调。
精密空调有着风量大,风速高、温湿度控制精确等优点,但也有着投资大、耗电高等缺点。如果机房仅提供可靠性不高的应用或设备对机房环境要求不高,设计时可以考虑使用舒适空调。需要指出的是冬季在北方寒冷地区,由于室外温度太低,舒适性空调不能正常运行,对于冬季仍需要制冷的机房来说还需通过别的途径解决。另外,由于精密空调室外机机体较大,会产生室外机与室内机安装地点高低差的问题,还有管路路径超长的问题,这些需要设计人员和运维人员权衡利弊,做出最优的选择。
1.2.2 利用可行的节能新技术
在进行机房节能减排优化设计时可以利用一些传统的技术,如利用自然冷源技术、建立统一的温度湿度控制系统等。
我国土地面积大,南北温差及冬夏温差都很大。在长江以北,特别是高纬度高海拔地区室外温度低,在秋冬两季完全具备天然的“冷源”。如能很好的把室外新风加以利用,将起到很好的节能作用。国外有的机房全年2/3时间是使用新风来冷却机房温度的,长期运行积累出的效益将是非常可观的。
机房内部统一的温湿度控制能够避免各空调之间出现温湿度不一致的问题。通过机房统一的控制管理,可以避免因不同空调间温湿度差异而造成的一部分空调在制冷而另一部分在加热的现象,防止出现因操作互相抵触造成的效率低下问题。
1.3 UPS系统设计优化
为保障机房的电力供应,提高系统的可靠性,现在机房里都会安装一套或两套以上UPS系统。大多数机房运维人员认为,UPS系统只是起到断电保护的作用,实际上机房中UPS系统也是一个耗电大户,在其工作时整流器、逆变器也均存在着功率损耗。根据统计在没有进行UPS系统优化设计的系统中,供电系统自身的耗电占15%以上,而这部分损耗是完全没有必要的。
在设计优化时首先应考虑供电的可靠性,合理的设计系统断电续航能力,过高的要求不但增加了建设投资,无形之中也使系统的运维费用增加。据统计:传统机房中80%的UPS负载率不到50%,层层设计加码导致普遍大马拉小车的现象,UPS容量浪费严重,效率低下。
其次,在设备选型时要尽可能的考虑效率较高的UPS,如采用高频无变压技术,可以降低供电系统的耗电量,为机房节省一大笔电费。
除了提高UPS自身的效率,部分UPS厂商提供了一种经济运行模式的功能,正常供电时,激活该功能,UPS由静态旁路供电,此时逆变器处于待机状态,不输出能量。一旦供电异常,UPS会立即切换到逆变器供电状态。由于平时的逆变器处于待机状态,所以自身功耗非常小,UPS的整机效率可以达到97%。
1.4 机房线缆设计优化
机房线缆管理对机房的散热效力有着直接影响。如果某个机房的线缆比较混乱,设备产生的热气流就会受阻,在局部就会产生高温,从而对设备的安全运行、经济运行产生影响。合理有序的布线可防止散热通道堵塞,提高散热效率。建议无论是设计新机房还是改造旧机房,在进行布线系统设计时可以采用结构化布线,将布线一次敷设到各机柜中,新设备安装时不需要进行新的布线,仅通过列头柜和设备机柜内的跳线就可实现新设备的接入,这样可以避免“线缆杂草般丛生”的现象发生,同时能够减少维护人员的工作量,易于维护和管理。
2 结束语
机房节能减排工作是一项系统工程,涉及机房建设规划、IT设备选型管理等内容。更为重要的是,每一位工作人员都要树立节能减排意识,从细节入手,真正将节能减排工作落到实处。
参考文献
[1]国家电网公司信息机房设计及建设规范[J].
[2]电子计算机机房设计规范(GB50174—93)[J].
[3]计算站场地技术条件(GB2887—89)[J].
关键词:暖通空调;节能;减排;技术措施
一、暖通空调领域节能的重要性和可行性
能源是人类社会发展的重要基础资源。然而,各种能源的储量是有限的,并非取之不尽,用之不竭。暖通空调系统所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源,其中电能占了绝对比例。据统计,建筑能耗在我国能源总消费中所占的比例已经达到27 6%,并且仍保持增长。而建筑能耗又尤其以暖通空调能耗较大,约占建筑总能耗的30%至50%,甚至60%。因此,高效利用暖通空调系统的能源,采取有效的节能减排措施就成为重中之重。
二、暖通空调能耗的影响因素
暖通空调系统特别是中央空调系统庞大复杂,而且影响其能耗的因素众多,例如,室内温湿度、室外空气量、系统方式、系统的控制运行和维护管理等。建筑物的朝向和平面布置、建筑维护结构的保温性能、窗户隔热和建筑遮阳等也对其能耗产生很大影响。
1、同样形状的建筑物,南北朝向比东西朝向冷负荷小,因此,合理的建筑物朝向的选择是一项重要的节能措施。
2、对于相同体积的建筑物,建筑物体形系数[1](S=F/V)越大,则其外表面积越大,通过围护结构的传热越多,暖通空调负荷也越大。为节能起见,在建筑设计时应尽量控制体形系数,如果出于造型和美观的要求需要增大体形系数时,应尽量增加围护结构的热阻。
3、从建筑物的围护结构(窗、墙、楼板、屋盖、地板等)传入室内的热量中,外窗的传热量和太阳辐射占围护结构的总传热量比例很大。因而要尽量减少外窗面积,并采取有效的遮阳措施。
4、对于暖通空调系统而言,通过维护结构的负荷占有很大比例,而维结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小,亦即决定通过维护结构的负荷的大小。因此,提高建筑物保温性能是减少暖通空调系统能耗的重要措施之一。
三、暖通空调节能减排的途径与方法
针对以上所述问题,建筑中暖通空调节能措施可以从以下几个方面考虑:
1、从设计角度入手。
选择合理的室内设计参数。如果夏季设计温度太低,冬季设计温度太高,都会增加建筑的负荷[2],在满足舒适要求的条件下,要尽量提高夏季室内设计温度和降低冬季室内设计温度。
改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷。
合理地设计机房位置。在公共建筑中,暖通空调的设备的机房最多,有制冷机房,热交换机房,空调机房,排风机房等。一般分布是冷热源集中布置,即冷冻机房和热交换间大都设在地下室,而空调机房都分散专用,靠近被调房间。空调机房适当分散之后,随之而来的是风道短,风管尺寸小,空间省,投资少。在风量相等的情况下,风道短,风机的压头就低,功率也小,运行能耗就少。
暖通空调设备的节能选型:
(1)空调冷热源:空调系统制冷机组的实际运行过程中不要使冷冻水温度太低、冷却水温度太高,否则制冷系数就会较低,产生单位冷量所需消耗的功率多,耗电量高,增加建筑的能耗。因此冷热源选型要合理考虑设备型号和负荷匹配问题。
(2)合理选择水或空气输送系统:空调水系统水泵耗电量非常大,其耗电量占建筑总耗电量的8%~16%,耗电量接近于全楼照明的用电量,所以水泵节能非常重要。采用大温差系统[3],加大空调冷冻水及冷却塔水系统的温差,可以减少水量,提高送风系统的温差,低温送风方式[4],可以减小风管及输送动力,以降低其输送能耗。
2、采用新型节能舒适健康的空调方式,调整室内热湿环境参数。
空调系统特别是舒适性空凋系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的,人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。影响人体热舒适性的环境参数众多,不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果,但不同的热湿环境参数组合,空调系统的能耗是不相同的。辐射方式与人体的热交换较易满足舒适感,而且利用辐射方式可以降低对室温的要求,节约能耗。
3、从系统运行上的管理节能。
一是加强暖通空调的运行管理和调节控制。在空调能耗中,有很大一部分是由于管理不善而引起的,应加强对空调操作人员的培训,提高人员素质。另外,每一个有效节能的空调系统都应配置相应的调节控制设备,如自力式流量控制阀、压差控制阀、温度控制阀等。在控制模式上需根据建筑物的具体功能、气候条件、使用状况等灵活处理。
二是加强设备及管道的保温及水质处理。做好设备及管道的保温,以减少能量的过多耗费,空调设备和管道的保温,对于节省能量消耗、降低运行费用也是相当重要的。同时,空调系统中水管的污垢、腐蚀对制冷系统影响极大,也是空调能耗高的重要原因。
四、结语
虽然暖通空调能耗占建筑能耗比例大,但其节能潜力巨大。就新建建筑,应在设汁阶段,合理确定好室内设计参数,准确动态地计算建筑冷热负荷,积极采用一些节能技术,提高暖通空调系统的能效。对于既有建筑则应加强对设备运行的管理,使能源更加合理、精确地消耗,针对每个建筑我们应制定符合该建筑的用能管理制度,提高每个人的节能意识,培养有强烈的责任心的运行管理人员,方能达到暖通空调节能的目的。
参考文献:
[1]《民用建筑节能设计标准》JGJ26-95
[2]《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005
中图分类号:U461 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)22-0049-030 引言
近年来,随着我国汽车工业的高速发展,汽车保有量迅速增加,然而在汽车工业快速增长的同时,也给环境和能源带来了巨大的压力。2000年中国机动车燃油消耗量占石油销量的1/3左右,2010年上升到43%,2020年将占到石油消耗总量的57%。在北京、上海等一些大城市,机动车已成为可吸入颗粒物、一氧化碳的主要污染源,各种迹象表明,能源和环境已成为制约我国汽车工业可持续发展的重要因素。因此,做好节能减排工作,倡导低碳生活,建设环境友好型、资源节约型社会是我们每个公民应尽的责任和义务。
1 我国汽车行业节能减排现状
1.1 我国汽车保有量的变化 据国家统计局资料显示,我国汽车保有量呈快速增长趋势,2008年底,我国汽车保有量达5099.61万辆,2009年底,我国汽车保有量已达6200万辆,2011年我国汽车保有量已突破1亿大关,在2010年的统计中,微型客车和轿车占84.81%,出租车占2.78%,客车了3.8%,卡车占7.59%,公交车占1.01%。由此可见,微型客车和私家车在城市的车型构成中所占比例较大。
1.2 不同车型的排放特征分析 轿车和微型客车一般使用汽油作为燃料,这两类车型的CO排放占机动车总排放的86%,HC的排放占83%。随着社会轿车保有量的增加,这两类车的污染物的排放总量会继续增加。
卡车一般使用柴油作为主要燃料,由于长时间处在高速工况下,NOx和颗粒物排放较多,分别占总排放的63%和34%。
公交车也以柴油为主要燃料,由于不停的起步、加速,导致颗粒物和NOx的排放量增多,分别占公交车总排放的46%和63%。
出租车每年大概行驶13万公里,且现在大部分城市用出租车都是使用两种燃料,以天然气作为主要燃料。由于改装后的发动机无法达到理想的燃烧状态,因而导致出租车的排放污染较为严重。
2 我国汽车行业节能减排的措施
2.1 汽车工业节能减排政策支持 近几年,国家有关部门制定和实施了多向汽车相关政策法规,重点从技术标准加严、税收优惠等方面,来提升汽车行业的节能减排水平。自2012年1月1日起,开始实施的《中华人民共和国车船税法实施条例》规定,对节约能源、使用新能源的车船做出免征或者减征车船税的规定。自2012年1月1日起,开始实施的《商用车燃料消耗量测量方法》是我国自主制定的第一个汽车节能重要标准。另外,推行燃油税政策对于调整汽车消费市场和改善用油状况都有很大的帮助,一方面能够调节市场机制,另一方面能够约束消费者。
2.2 汽车企业共抓生产消费环节 汽车生产制造企业是执行节能与环保政策的排头兵,他们责任重大,他们从全国各地招聘人才,提升企业的研发水平,尽可能的降低燃油消耗率,开发出低污染、低油耗的环保车型。另外,汽车生产企业不仅肩负着节能减排的重大责任,我们每一位消费者也应携起手来共同努力、加强汽车行业节能减排的宣传力度,使广大的消费者形成科学的汽车消费观、燃油消费观,从消费角度培养消费者的节能的好习惯。
2.3 汽车节能技术
2.3.1 提高发动机的综合性能 主要从以下四个方面来提高发动机的综合性能。
①汽油机的燃油电子控制喷射技术。汽油机燃油电子控制喷射系统不论在任何环境条件和发动机处于何种工况下都能精确地控制混合气的浓度,使汽油得到完全充分的燃烧。这大大降低了废气中有害成分的含量,还使发动机具有优良的燃烧经济性。可对供油、点火、温度等进行集中控制,使发动机工作性能提高,发动机输出功率增加,燃料消耗量降低。还可以使发动机经常处于稳定运转状态,在各种工况下都能使汽车根据驾驶员的要求正常行驶。此外,由于汽油机燃油电子控制喷射系统不存在喉管,进气阻力小,不易产生气阻,向各缸分配汽油均匀等优点。
②稀薄燃烧技术。稀薄燃烧技术具有许多优点,在燃油经济性方面,稀燃发动机空燃比大,燃烧循环更接近定容循环,因此其热效率较高,燃油经济性好。由于稀燃混合气燃烧温度低,燃烧产物的离解损失减小,并且降低了与气缸壁面的传热,也使热效率得以提高。稀燃发动机一般不受到高负荷时的爆燃极限的限制,可以采用较高压缩比,这也有利于热效率的提高。当采用稀薄混合气燃量加小了泵吸损失,这对火花塞点火发动机部分负荷经济性的改善是很明显的,同时也可以采用变质调节,不用节气门或是小节流,这样会大大减小泵吸损失,特别有利于改进发动机部分负荷性能。对发动机排放方面,随着空燃比的增加,由于采用稀的混合气使燃烧温度降低,NOx的排放明显减少,同时燃烧产物中的氧成分有利于HC和CO的氧化,因此,HC和CO的排放也减小,然而,随着空燃比增加到一定程度,由于燃烧速度的降低可能会使燃烧不完全,HC的排放会迅速增加。如果能合理地设计紧凑的燃烧室,并组织好空气运动使燃烧在短时间内完成,那么三种排放都可以大大减少。
③优化设计燃烧系统。设计者对燃烧室的布置位置、燃烧室的形状以及喷射系统进行优化,具体涉及到火花塞的安装位置、缸盖和活塞顶的形状以及进排气门的数量和尺寸等一系列问题,以此来改善燃烧情况。