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观点|立波节能数据库:机房智能直冷优化应用技术
日期:2016-07-27 09:30:10   能源管理体系网    阅读:
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一、技术名称
      机房智能直冷优化应用技术
 
二、技术所属领域及适用范围
      通信行业数据中心环境维持系统

三、与该技术相关的能耗及碳排放现状
      据工信部的统计数据,2013年我国数据中心用电量约占全社会用电量的5%,即2600亿kWh,其中约40%被机房制冷系统消耗,年消耗的电量约为1060亿kWh,折合标准煤约3400万t。目前,我国的数据中心机房制冷主要依靠传统空调技术,不但耗电量巨大,而且电能使用效率(PUE)较高,因此具有较大的节能空间。机房智能直冷优化应用技术可替代现有机房传统空调制冷系统,有效降低空调运行耗电量,节能效果良好。目前应用该技术可实现节能量15万tce/a,CO2减排约40万t/a。

四、技术内容
1、技术原理
      机房智能直冷优化应用技术利用制冷剂自然相变循环原理,以温差的形式产生压差,驱动制冷剂工质的自然相变循环流动,实现室内外无动力热量交换。同时,采用机房能效管理软件及环境维持系统监控软件,实现按需供冷的自适应冷量调节及机柜级温度场控制。采用该技术的智能冷却终端,可显著降低机房原有空调制冷系统运行时的耗电量,实现节能。
2、关键技术
(1)机房内外无动力热量交换技术
     安装在机柜背部制冷终端内的液态制冷剂吸热后蒸发为气态,依靠重力作用,沿制冷剂导管自然流动至室外冷量分配单元,冷凝后变为液态,又自然回流至智冷终端内,依此循环,源源不断地将室内机柜产出的热量排放至室外,实现机房室内外的无动力热量交换。
(2)按需供冷的自适应冷量调节技术
     每台机柜内设备的发热量不同,制冷终端内制冷剂蒸发量不同,从而使冷却回流液带回的制冷量不同,通过机房能效管理软件,可自动调节智冷终端及室外冷源的制冷量,实现按需供冷。
(3)机柜级温度场控制技术
      传统机房制冷是利用高密空调同时面向多个机柜组制冷,从而导致离空调通风口距离不同,制冷效果不同。本技术直接在每个机柜背部安装智冷终端,独立面向机柜热源均匀制冷,解决机房温度环境局部过热的问题。
3、工艺流程
      机房智能直冷优化应用技术运行流程如图1所示。机房内(图右侧)每个机柜排出的热风,使安装在其背部的智能冷却终端内的制冷剂工质受热后发生相变,由液态蒸发为气态,依靠压差沿制冷剂气体管路将热量带到室外系统(图左侧)的冷量分配单元,在冷量分配单元内与室外冷源进行热交换;制冷剂工质受冷后由气态冷凝为液态,依靠自身重力沿制冷剂液体管路回流到智能冷却终端内,从而完成一个完整的热力循环,机房内产生的热量依此源源不断传递到室外。当室外湿球温度低于14℃时,系统自动启用冷却塔,不启用冷水机组压缩机,充分利用自然冷源,达到节能的目的。
图1 系统运行流程示意图

五、主要技术指标
1.节能率≥30%;
2.PUE指数≤1.3。

六、技术鉴定、获奖情况及应用现状
      该技术于2013年通过中国电子学会组织的技术成果鉴定。目前,已规模应用于电信运营商、政府、军队、高校、企事业单位等800多个数据中心,运行状态良好,节能效果明显。

典型应用案例
典型用户:中国移动、中国联通、中国电信、中石油、国家电网等。

典型案例1
案例名称:中国电信股份有限公司南通分公司机房制冷改造项目
技术提供单位:中能深思(北京)节能技术有限公司
建设规模:安装13台智能冷却终端,单机柜制冷能力为6kW/rack。
主要技改内容:机房共布置134台机柜,其中13台安装智能冷却终端,独立为服务器提供制冷服务。
主要设备:13台智能冷却终端,1台冷量分配单元,1套智能控制系统,1台冷却塔,1台水冷冷水机组。
技改投资额44万元,建设期为1个月。年节能量为105 tce,碳减排量为227 tCO2,年节能经济效益32万元,投资回收期约为1.4年。

典型案例2
案例名称:大庆石油管理局机房制冷改造项目
技术提供单位:中能深思(北京)节能技术有限公司
建设规模:安装8台智能冷却空调,单机柜制冷能力为6kW/rack。
主要技改内容:机房布置有8架机柜,全部进行智能冷却终端系统改造。
主要设备:8台智能冷却终端,2台冷量分配单元,1套智能控制系统,1台风冷冷水机组。
节能技改投资额31万元,建设期为1个月。年节能量为36 tce,碳减排量为78 tCO2,年节能经济效益11万元,投资回收期约2.8年。

八、推广前景及节能减排潜力
      目前,我国数据中心机房主要依靠传统空调技术制冷,耗电量巨大,PUE指数较高。据统计,未来5年我国数据中心年用电量可达4000亿kWh,其中约40%被机房制冷系统消耗。预计未来5年,该技术的推广比例可达10%,总投资约为16.4亿元,可实现年节能能力为154万tce,年碳减排能力为334万tCO2。

【专家简介】
      刘立波:刘老师是能源管理体系网能源专家顾问,中国能源管理体系标准发起人之一,自2005年开展能源管理体系研究工作。发起并起草了能源管理体系系列技术规范6份,包括:能源资源管理体系要求、能源资源管理体系实施指南、耗能耗材过程及节约潜力识别与评价指南、能源资源节约项目技术经济性评价指南、能源资源管理体系统计指南和节约型组织评价通则。
      著有《能源管理体系的建立与运行》、《节能管理法规标准实用手册》、《能源管理体系内审员教程》、参与编著《国际标准化组织ISO9001审核实践指南》、《管理体系认证审核典型案例分析与点评》。
 
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