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

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.

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