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一、技術(shù)名稱:機(jī)房精密空調(diào)智能直冷優(yōu)化應(yīng)用技術(shù)
二、技術(shù)所屬領(lǐng)域及適用范圍:通信行業(yè) 數(shù)據(jù)中心環(huán)境維持系統(tǒng)
三、與該技術(shù)相關(guān)的能耗及碳排放現(xiàn)狀
據(jù)工信部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2016年我國數(shù)據(jù)中心用電量約占全社會(huì)用電量的5%,即2600億kWh,其中約40%被機(jī)房制冷系統(tǒng)消耗,年消耗的電量約為1060億kWh,折合標(biāo)準(zhǔn)煤約3400萬t.目前,我國的數(shù)據(jù)中心機(jī)房制冷主要依靠傳統(tǒng)空調(diào)技術(shù),不但耗電量巨大,而且電能使用效率(PUE)較高,因此具有較大的節(jié)能空間。機(jī)房智能直冷優(yōu)化應(yīng)用技術(shù)可替代現(xiàn)有機(jī)房傳統(tǒng)空調(diào)制冷系統(tǒng),有效降低空調(diào)運(yùn)行耗電量,節(jié)能效果良好。目前應(yīng)用該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能量15萬tce/a,CO2減排約40萬t/a.
四、技術(shù)內(nèi)容
1.技術(shù)原理
機(jī)房智能直冷優(yōu)化應(yīng)用技術(shù)利用制冷劑自然相變循環(huán)原理,以溫差的形式產(chǎn)生壓差,驅(qū)動(dòng)制冷劑工質(zhì)的自然相變循環(huán)流動(dòng),實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外無動(dòng)力熱量交換。同時(shí),采用機(jī)房能效管理軟件及環(huán)境維持系統(tǒng)監(jiān)控軟件,實(shí)現(xiàn)按需供冷的自適應(yīng)冷量調(diào)節(jié)及機(jī)柜級(jí)溫度場控制。采用該技術(shù)的智能冷卻終端,可顯著降低機(jī)房原有空調(diào)制冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的耗電量,實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
2.關(guān)鍵技術(shù)
(1)機(jī)房內(nèi)外無動(dòng)力熱量交換技術(shù)
安裝在機(jī)柜背部制冷終端內(nèi)的液態(tài)制冷劑吸熱后蒸發(fā)為氣態(tài),依靠重力作用,沿制冷劑導(dǎo)管自然流動(dòng)至室外冷量分配單元,冷凝后變?yōu)橐簯B(tài),又自然回流至智冷終端內(nèi),依此循環(huán),源源不斷地將室內(nèi)機(jī)柜產(chǎn)出的熱量排放至室外,實(shí)現(xiàn)機(jī)房室內(nèi)外的無動(dòng)力熱量交換。
(2)按需供冷的自適應(yīng)冷量調(diào)節(jié)技術(shù)
每臺(tái)機(jī)柜內(nèi)設(shè)備的發(fā)熱量不同,制冷終端內(nèi)制冷劑蒸發(fā)量不同,從而使冷卻回流液帶回的制冷量不同,通過機(jī)房能效管理軟件,可自動(dòng)調(diào)節(jié)智冷終端及室外冷源的制冷量,實(shí)現(xiàn)按需供冷。
(3)機(jī)柜級(jí)溫度場控制技術(shù)
傳統(tǒng)機(jī)房制冷是利用高密空調(diào)同時(shí)面向多個(gè)機(jī)柜組制冷,從而導(dǎo)致離空調(diào)通風(fēng)口距離不同,制冷效果不同。本技術(shù)直接在每個(gè)機(jī)柜背部安裝智冷終端,獨(dú)立面向機(jī)柜熱源均勻制冷,解決機(jī)房溫度環(huán)境局部過熱的問題。
3.工藝流程
機(jī)房智能直冷優(yōu)化應(yīng)用技術(shù)運(yùn)行流程如圖1所示。機(jī)房內(nèi)(圖右側(cè))每個(gè)機(jī) 柜排出的熱風(fēng),使安裝在其背部的智能冷卻終端內(nèi)的制冷劑工質(zhì)受熱后發(fā)生相 變,由液態(tài)蒸發(fā)為氣態(tài),依靠壓差沿制冷劑氣體管路將熱量帶到室外系統(tǒng)(圖左 側(cè))的冷量分配單元,在冷量分配單元內(nèi)與室外冷源進(jìn)行熱交換;制冷劑工質(zhì)受 冷后由氣態(tài)冷凝為液態(tài),依靠自身重力沿制冷劑液體管路回流到智能冷卻終端 內(nèi),從而完成一個(gè)完整的熱力循環(huán),機(jī)房內(nèi)產(chǎn)生的熱量依此源源不斷傳遞到室外。 當(dāng)室外濕球溫度低于14℃時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)啟用冷卻塔,不啟用冷水機(jī)組壓縮機(jī),充分利用自然冷源,達(dá)到節(jié)能的目的。
圖1 系統(tǒng)運(yùn)行流程示意圖
五、主要技術(shù)指標(biāo)
1.節(jié)能率≥30%;
2. PUE指數(shù)≤1.3.
六、技術(shù)鑒定、獲獎(jiǎng)情況及應(yīng)用現(xiàn)狀
該技術(shù)于2013年通過中國電子學(xué)會(huì)組織的技術(shù)成果鑒定。目前,已規(guī)模應(yīng)用于電信運(yùn)營商、政府、軍隊(duì)、高校、企事業(yè)單位等800多個(gè)數(shù)據(jù)中心,運(yùn)行狀態(tài)良好,節(jié)能效果明顯。
七、典型應(yīng)用案例
典型用戶:中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國電信、中石油、國家電網(wǎng)等。
典型案例1
案例名稱:中國電信股份有限公司南通分公司機(jī)房制冷改造項(xiàng)目
技術(shù)提供單位:中能深思(北京)節(jié)能技術(shù)有限公司
建設(shè)規(guī)模:安裝13臺(tái)智能冷卻終端,單機(jī)柜制冷能力為6kW/rack.主要技改內(nèi)容:機(jī)房共布置134臺(tái)機(jī)柜,其中13臺(tái)安裝智能冷卻終端,獨(dú)立為服務(wù)器提供制冷服務(wù)。主要設(shè)備:13臺(tái)智能冷卻終端,1臺(tái)冷量分配單元,1套智能控制系統(tǒng),1臺(tái)冷卻塔,1臺(tái)水冷冷水機(jī)組。技改投資額44萬元,建設(shè)期為1個(gè)月。年節(jié)能量為105 tce,碳減排量為227 tCO2,年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益32萬元,投資回收期約為1.4年。
典型案例2
案例名稱:大慶石油管理局機(jī)房制冷改造項(xiàng)目
技術(shù)提供單位:中能深思(北京)節(jié)能技術(shù)有限公司
建設(shè)規(guī)模:安裝8臺(tái)智能冷卻空調(diào),單機(jī)柜制冷能力為6kW/rack.主要技 改內(nèi)容:機(jī)房布置有8架機(jī)柜,全部進(jìn)行智能冷卻終端系統(tǒng)改造。主要設(shè)備:8臺(tái)智能冷卻終端,2臺(tái)冷量分配單元,1套智能控制系統(tǒng),1臺(tái)風(fēng)冷冷水機(jī)組。節(jié)能技改投資額31萬元,建設(shè)期為1個(gè)月。年節(jié)能量為36 tce,碳減排量為78tCO2,年節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益11萬元,投資回收期約2.8年。
八、推廣前景及節(jié)能減排潛力
目前,我國數(shù)據(jù)中心機(jī)房主要依靠傳統(tǒng)空調(diào)技術(shù)制冷,耗電量巨大,PUE指數(shù)較高。據(jù)統(tǒng)計(jì),未來5年我國數(shù)據(jù)中心年用電量可達(dá)4000億kWh,其中約40%被機(jī)房制冷系統(tǒng)消耗。預(yù)計(jì)未來5年,該技術(shù)的推廣比例可達(dá)10%,總投資約為16.4億元,可實(shí)現(xiàn)年節(jié)能能力為154萬tce,年碳減排能力為334萬tCO2.
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