机房精密空调智能直冷优化应用技术

一、技术名称：机房精密空调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，2016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。

七、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78tCO2，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.