某通信機樓DC重構空調(diào)節(jié)能解決方案

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1、,2023,年,8,月,DC,重構空調(diào)節(jié)能解決方案,2024/12/12,行業(yè)背景,-,常用機房制冷方式,目前行業(yè)內(nèi)主要的幾種機房制冷方式,傳統(tǒng)風冷空調(diào),上部平送風，地板下送風；冷通道封閉；,列間制冷；機架面板供冷；,機架頂部供冷；機架底部供冷；可移動空調(diào),熱管換熱機組；熱管空調(diào)；熱管背板；多聯(lián)機,熱管空調(diào),水冷,/,蒸發(fā)冷空調(diào),100%,壓縮機制冷技術,+,自然冷卻技術,2,水冷式冷凝,+,冷卻泵,+,冷卻塔,風冷式冷凝,蒸發(fā)式冷凝,壓縮機制冷循環(huán),冷凝,壓縮,蒸發(fā),傳統(tǒng)上對于空調(diào)的分類，,主要是在冷凝環(huán)節(jié)采用了,不同的技術，在壓縮和,蒸發(fā)環(huán)節(jié)，差異不大,傳統(tǒng)空調(diào)制冷技術原理,2024/12

2、/12,3,2024/12/12,4,（3）水盤中設浮球閥，自動補充冷卻水量。,風冷式空調(diào)冷凝原理以及相關數(shù)據(jù),2024/12/12,5,風冷型空調(diào)在室外高溫環(huán)境下，,制冷量和,COP,均損失較大,制冷量從,33.75kw,下降到,24.09kw,，損失,28.6%;,耗電功率從,10.67kw,上升到,14.05kw,，增大,31.6%,；,SCOP,從,3.16,下降到,1.72,。,2024/12/12,6,水冷式空調(diào)冷凝原理以及相關數(shù)據(jù),2024/12/12,7,蒸發(fā)式冷卻工作原理圖解,結構上將冷凝器和冷卻塔合二為一，省略冷卻水從冷凝器到冷卻塔的傳遞階段；充分利用水的蒸發(fā)潛熱冷卻工藝流

3、體，水量消耗為水冷式冷凝器的,45,50%,。,2024/12/12,8,蒸發(fā)冷卻式空調(diào)冷凝原理以及相關數(shù)據(jù),2024/12/12,9,冷凝方式,風冷式,水冷式,蒸發(fā)式,冷凝溫度,45,40,38,單位冷量,風機風量,420-500m,3,/h,120-200m,3,/h,110-160m,3,/h,冷卻水泵,能耗,-,視樓層而定，最少揚程需,20,米,3-5,米揚程即可,單位冷,量冷凝能耗,0.026KW,0.038KW,0.014KW,冷源系統(tǒng),SCOP,2.5-3.5,3.5-4.6,4.2-5.1,蒸發(fā)式冷凝,比照節(jié)能,比傳統(tǒng)風冷系統(tǒng)節(jié)約耗電,30%,以上，比傳統(tǒng)水冷節(jié)能,%,以上，節(jié)

4、水,%,左右，維護簡單,注：冷凝溫度每降低,1,，壓縮機能耗降低,3%,2,、蒸發(fā)式冷卻與風冷、水冷的技術比較,2024/12/12,10,蒸發(fā)式冷卻采用平面液膜換熱技術,氣態(tài)制冷劑,液態(tài)制冷劑,冷卻循環(huán)水,冷卻水流動特點：交錯、復迭流動,2024/12/12,11,傳統(tǒng)水冷系統(tǒng),板管蒸發(fā)冷卻式空調(diào)系統(tǒng),系統(tǒng)集成,13,新形勢下綠色數(shù)據(jù)中心的節(jié)能技術探索,綠色節(jié)能，在低碳潮流下，數(shù)據(jù)中心急需有所作為，制冷系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心的耗電大戶，約占整個系統(tǒng)能耗的,30,45%,，制冷系統(tǒng)的節(jié)能受到了前所未有的關注。優(yōu)化送風方式、冷熱通道布局、冷熱通道隔離、智能群控、利用室外自然冷源等方案已呈現(xiàn)出百花齊放的現(xiàn)

5、象。還有數(shù)據(jù)中心采用了熱回收裝置產(chǎn)生熱水，作為生活、洗澡、游冰池等用途，降低了整個系統(tǒng)的碳消耗。,動態(tài)化，在新型數(shù)據(jù)中心的建設和應用中，按需制冷或動態(tài)制冷也成為數(shù)據(jù)中心冷卻方案中一項很重要的評價標準。所謂按需制冷指的是數(shù)據(jù)中心空調(diào)的冷量輸出是伴隨著,IT,熱負荷的變化而變化，是一個動態(tài)的、可調(diào)節(jié)的輸出。隨數(shù)據(jù)中心發(fā)熱密度的不斷增大，數(shù)據(jù)中心空調(diào)除了提供穩(wěn)定、可靠、綠色的冷卻的同時，如何防止出現(xiàn)局部熱點也成為冷卻方案需要重點考慮的需求之一。,數(shù)據(jù)中心虛擬化的開展使得服務器等設備發(fā)熱量會有更大波動，包括不同時間及不同空間的變化，動態(tài)制冷更能適應虛擬化需求。動態(tài)制冷技術有風量智能調(diào)節(jié)技術,(,溫度操

6、作或靜壓操作,),，變?nèi)萘繅嚎s機技術、智能操作系統(tǒng)等，動態(tài)智能冷卻技術通過建置多個傳感器來監(jiān)控溫度根據(jù)散熱需求針對性地動態(tài)供給冷卻氣流,其風量大小可以根據(jù)需要隨時調(diào)節(jié)，從而到達節(jié)能目的。,冷源的利用率的提升也是提高數(shù)據(jù)中心冷卻效率的另外一個重要途徑，并被業(yè)界所重視。在氣流組織優(yōu)化方面，從最初的大空間自然送風方式，逐漸升級到如地板送風、風道送風等一些粗放型的有組織送風方式，再到當前的機柜送風、或者封閉通道冷卻方式運行，甚至有了更前沿的針對機柜、芯片、散熱元件的定點冷卻方式的應用。,14,新形勢下綠色數(shù)據(jù)中心的節(jié)能技術探索,高密度，經(jīng)過大量的實驗驗證發(fā)現(xiàn)，當單個機柜,(,服務器,),的熱負荷過高時

7、，如果還是采用傳統(tǒng)方式的機房專用空調(diào)來解決，就會造成以下問題,:l),機房環(huán)境溫度操作得不理想，會有局部,熱點,存在,;2),由于設備需要通過大量的循環(huán)風來帶走如此多的熱量，采用傳統(tǒng)的機房空調(diào)系統(tǒng)會占用大量的機房空間。上送風機組需要采用風管的載面積尺寸非常巨大，下送風機組的架空地板的高度需要提高很多，會造成很多己經(jīng)運行的機房將無法繼續(xù)使用。因此，機房空調(diào)制冷系統(tǒng)也必須做出相應的改進。高熱密度制冷系統(tǒng)在解決機房內(nèi)局部過熱方面，成為機房制冷系統(tǒng)的重要組成部份。目前，應用較成熟技術有封閉冷熱通道、列間制冷、而背板冷卻、芯片冷卻等新技術不斷地被采用，在局部高熱流密度應用中，放棄了傳統(tǒng)的對流散熱方式而采

8、用導熱散熱方式如微通道冷卻技術、冷板散熱技術的應用等。,綜合看來，與,Free_CooIing,自然冷源應用、精確送風、定點冷卻這些元素相關的應用成為當前數(shù)據(jù)中心冷卻技術的熱點及開展方向。,數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)設計的可用性、綠色節(jié)能、動態(tài)冷卻、高密度致冷是未來的開展趨勢。可用性一般為,A,級或,B,級，需要空調(diào)系統(tǒng)有冗余設計，出現(xiàn)故障要有應急方案。,智能精密配電系統(tǒng)、分布式電源系統(tǒng)、電池智能系統(tǒng)、高壓油機發(fā)電系統(tǒng)等高可靠性、高適應性、高效能的設施采用也提高了數(shù)據(jù)中心的能效系數(shù),利用自然冷源的水冷發(fā)電機組、蒸發(fā)水冷發(fā)電機組（）、間接蒸發(fā)水冷風墻系統(tǒng)（張北）、利用湖水（阿里）和江水（東江）的較低水溫致

9、冷更是大大地起到了節(jié)能效果。,微模塊（華為等）、背板熱管空調(diào)（多家）、微通道背板熱管空調(diào)（盾安）、液態(tài)冷板（移動）已被大量認可并采用。,15,運營商通信機房基礎設施現(xiàn)狀及節(jié)能需求,十二五期間電信聯(lián)通,加大光網(wǎng)絡改造的推進力度，并逐步加快部署,TDM,交換機、,ADSL,接入設備退網(wǎng)工作,，現(xiàn)光進銅退和交換機退網(wǎng)基本完成,。傳統(tǒng),TDM,交換機退網(wǎng)后將導致大量機房資源閑置。如何充分、合理、有效利用閑置機房資源，盤活國有資產(chǎn)，是擺在我們面前的一個全新的課題。,長期以來，通信機房采用精密空調(diào)的方式來進行制冷，隨著數(shù)據(jù)設備的比例大量增加，存在局部熱點問題難以解決，同時傳統(tǒng)的方式致冷效率不高，很多空調(diào)使

10、用了多年也急更新改造，近年來，機房專用精密空調(diào)競爭劇烈，價格只有原來的一半，質量得不到保證，能效系數(shù)出廠,3.0,，使用合同能源更新也需要,6,年以上。,現(xiàn)云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)需要大量的,IDC,機架，而新建數(shù)據(jù)中心機房建設投資大，時間長，為充分占有市場，更快更好更省地改造退網(wǎng)機房（機樓）的基礎設施（配電和空調(diào)）是當務之急，應盡可能采用投資,+,合同能源管理等創(chuàng)新模式來解決投資缺乏和效能不高等難題。,為解決這一難題，我們應引進,全生命周期擁有本錢,（,TCO,）這一概念。,TCO,全生命周期擁有本錢,=Capex,初投資,+Opex,運維本錢,。首先確定,TCO,最優(yōu)原則，投資回報周期操作在

11、,3,年內(nèi)為,最,優(yōu)，超過,5,年的回收期會給用戶后期的使用帶來技術和本錢兩方面的風險。初投資兩方案比較的差值除以運維本錢兩方案的差值，即為節(jié)能方案的靜態(tài)投資回報期,(,年,),，一般小于等于,3,年，,為最優(yōu)方案，,3,5,年,則為可選方案，如果大于,5,年，,而且沒有其它附加價值時，,則不,宜,選取。,機房制冷技術的發(fā)展趨勢,技術方向,代表技術,到達目的,壓縮機技術革新,螺桿機、離心機、磁懸浮,提高壓縮機能效,利用自然冷源,新風、液體換熱、相變換熱,減少壓縮機工作時間，減少壓縮機冷啟動，節(jié)約耗電,提升冷凝效率,蒸發(fā)式冷卻,降低蒸發(fā)側功耗和壓縮機功耗,優(yōu)化蒸發(fā)態(tài)勢,熱管技術、等溫蒸發(fā),獲得合

12、理蒸發(fā)溫度，提高顯冷比,貼近熱源制冷,精確送風、頂部制冷、行間空調(diào)、背板空調(diào),解決發(fā)熱不均，遠距離送冷功耗大，高溫回風,機房制冷技術的開展趨勢,完全壓縮機制冷,局部壓縮機制冷,+,局部自然冷源,完全自然冷卻,風冷空調(diào),水冷空調(diào),蒸發(fā)冷空調(diào),背板熱管空調(diào),+,機房制冷技術的開展趨勢,將制冷單元安裝到單元內(nèi)，防止了送風距離所需的能源消耗、二次熱能及冷量分配不均的問題。,單元制冷,直接對發(fā)熱點供冷，消除局部高溫，供冷量及利用效率大幅提高。,區(qū)域制冷,空間制冷,傳統(tǒng)風冷空調(diào),背板空調(diào),冷通道封閉,定點送風,4,、解決方案實例介紹：,方案,1,：板管蒸發(fā)冷卻自然冷源冷水機組,+,精確送風機柜；,方案,2

13、,：板管蒸發(fā)冷卻自然冷源冷水機組,+,背板熱管機柜；,方案,3,：板管蒸發(fā)冷卻自然冷源冷水機組,+,行級空調(diào)。,蒸發(fā)式冷凝 高溫冷源,自然冷卻,精確送冷，密閉循環(huán),集成操作系統(tǒng),特點,：,回風靜壓箱,送風靜壓箱,板管蒸發(fā)式冷凝自然冷源冷水機組,高溫末端,機柜,回風,送風,服務器,解決方案,1,：板管蒸發(fā)冷卻自然冷源冷水機組,=,（蒸發(fā)冷卻技術,+,自然冷源,+,熱管技術,+,高溫冷源）,+,送風柜,方案,2,：板管蒸發(fā)冷卻自然冷源冷水機組,+,背板熱管,熱管背板,冷凍水供回水,20,1,5,21,泵制冷系統(tǒng)原理,解決方案,2,：板管蒸發(fā)冷卻冷水機組,+,熱管背板空調(diào),方案,3,：大溫差板管蒸發(fā)

14、冷卻自然冷源冷水機組,+,行級空調(diào),冷凍水供回水,行級空調(diào),20,15,23,在數(shù)據(jù)機房室外側采用自然冷源的,蒸發(fā)式冷卻水冷空調(diào)機組,，與使用風冷、水冷式空調(diào)機組相比，將從以下五個方面獲得優(yōu)勢：,制冷運行效率更高,裝機容量更小,配電功率更小,運行可靠性更高,運行能消耗用更低,利用自然冷源的時間最長,在數(shù)據(jù)機房室內(nèi)側采用,熱管背板空調(diào)末端,，與風冷式風柜、冷熱通道封閉相比，將從以下五個方面獲得優(yōu)勢：,用更小的耗電獲得制冷效果，耗電功率是風柜送風方式的,1/8,在設備最高溫處帶走熱量，換熱效率最高，沒有冷凝水，接近,100%,顯冷比,沒有局部熱點問題,可以與機柜負荷同步部署,節(jié)約機房空間，提高機房

15、利用率,重點推出延長自然冷源運行時間，提高數(shù)據(jù)中心冷源全年效率解決方案,熱管背板空調(diào)介紹,整體系統(tǒng)結構,(,水氟換熱,),2024/12/12,25,背板空調(diào)技術原理,2024/12/12,26,1,月,2,月,3,月,4,月,5,月,6,月,7,月,8,月,9,月,10,月,11,月,12,月,北京,-2.7,-2.8,6.3,16.4,19.8,25.6,27.9,26.0,22.0,14.9,7.5,-2.5,長春,-15.1,-15.1,-3.1,9.2,15.1,20.9,22.9,22.7,17.2,9.1,-0.5,-15.6,呼和浩特,-11.4,-9.8,0.5,10.7,1

16、7.0,23.6,24.8,22.2,16.9,8.5,0.2,-10.9,西安,-0.1,1.9,10.0,19.0,22.3,28.0,28.0,24.4,22.0,14.1,9.8,0.7,濟南,-1.5,-1.4,7.2,17.9,21.6,28.6,27.6,25.5,21.3,15.5,10.8,-0.8,武漢,3.6,3.6,11.1,21.2,23.7,28.5,30.4,27.2,25.3,18.5,14.4,5.8,廣州,13.7,14.4,17.2,22.6,27.3,27.9,29.9,28.7,28.5,25.8,22.2,15.1,上海,3.4,4.3,9.0,17.8,20.7,26.5,29.3,28.3,26.3,19.2,15.2,4.9,重慶,7.6,9.4,13.5,20.2,22.8,26.8,29.5,25.9,26.3,17.8,14.4,8.8,烏魯木齊,-14.7,-14.8,2.4,11.8,17.6,23.1,25.5,21.5,19.0,9.7,-0.1,-10.8,從上表可以看出，全國局部地區(qū)可利用自然冷源的時間在,60%,以上