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破解新基建數據中心高能耗難題 這項節能技術大有作為
——來自雙泵混驅復合型熱管空調節能技術評審會的報道
2020-08-07 00:00:00      中國經濟導報

評審專家組專家現場調研廊坊項目。

評審專家組專家現場調研廊坊項目。

 

安裝在機柜背面的雙泵混驅復合型熱管空調。本版圖片均由中國經濟導報記者公欣/攝

安裝在機柜背面的雙泵混驅復合型熱管空調。本版圖片均由中國經濟導報記者公欣/攝

 


中國經濟導報記者 | 公欣

    數據中心機房存在局部熱點?降溫設備能耗過大?在室溫恒定在21℃、陣陣涼風循環吹送的中國電信集團河北廊坊分公司IDC機房內,上述數據中心機房普遍存在的兩大難題顯然已被一一化解。而這背后最大的“功臣”,便是雙泵混驅復合型熱管空調節能技術。
    “經過節能改造,該機房安裝的雙泵混驅復合型熱管空調有效運行后,機房的PUE值(數據中心能源效率評價指數)從2016年的2.08降至2020年的1.47,平均每年節省電量193萬度,節約電費112萬元!弊鳛殡p泵混驅復合型熱管空調節能技術的研發公司,北京中普瑞訊信息技術有限公司總經理黃黎明談及該技術的應用推廣價值,顯得格外自信。黃黎明告訴中國經濟導報記者,“不止是廊坊項目,整體來說,目前全國應用雙泵混驅復合型熱管空調技術的眾多項目都取得了不錯的技術效益和經濟效益。雙泵混驅復合型熱管空調安裝在機柜背面,能有效解決機房局部熱點問題。安裝這種空調后,機房耗電量能夠降低30%~50%。數據中心PUE也能從原來的2.0~3.0降低至1.3~1.4之間!
    這一切,在7月31日由國家節能中心組織召開的雙泵混驅復合型熱管空調節能技術評審會上,得到了一一印證。通過對中國電信集團河北廊坊分公司數據中心機柜空調改造項目進行現場調研,結合此前赴內蒙調研專家匯報的項目調研情況,評審專家們深入了解了項目實際運行情況,以及主要技術指標和節能效果等,最終肯定了該項技術在數據中心領域所具有的推廣應用潛力。

應時而生

    今年全國兩會,備受關注的新基建首次寫入《政府工作報告》。目前,諸多新基建項目正在全國各地如火如荼開展著,數據中心新建和擴容步伐都在加快,其高能耗的特點亦亟待進一步優化。
    事實上,目前中國數據中心的能耗顯著高于世界的平均水平。我國數據中心發展迅猛,總量已超過40萬個,年耗電量超過全社會用電量的1.5%,其中大多數數據中心的PUE仍普遍大于2.2,與國際先進水平相比有較大差距,節能潛力巨大。
    據了解,數據中心機房能耗主要來源于IT設備(約占45%)和空調系統(約占40%)等,且能耗強度很高。隨著IT技術發展服務器能耗會越來越高,降低空調能耗,提高制冷效率是數據中心重中之重。據統計,數據中心空調耗電一般是同等規模常規辦公大樓的數十倍以上。
    數據顯示,早在2016年,我國數據中心的耗電量就已超過三峽大壩的年發電量,而到2017年,數據中心總耗電量超過三峽大壩和葛洲壩電廠發電量之和。華北電力大學2018年發布的《點亮綠色云端:中國數據中心能耗與可再生能源使用潛力研究》報告顯示,2018年我國數據中心總用電量約160TWh,比上海市2018年全社會用電量還多。
    “盡管過去幾十年中IT技術和產品發生了翻天覆地的變化,但數據中心冷卻基礎設施的設計變化卻不大!痹u審會上,來自北京中普瑞訊信息技術有限公司的技術專家介紹,傳統的機房制冷系統設計理念是房間空氣調節和受制于節能器件制約,這可能會導致無法獲得既定的冷卻和能效性能。當前,機房制冷問題已經成為影響IT設備正常運行和機房運行能耗成本較高的重要原因之一。
    雙泵混驅復合型熱管空調技術可謂應運而生。據介紹,雙泵混驅復合型熱管空調節能技術是氣、液泵熱管換熱系統與蒸氣壓縮式制冷技術有機融合,兼具熱管自然冷卻、空調機械制冷和熱管混合制冷交替運行三種模式的一項技術,制冷蒸發器可為精確制冷的背板形式,或為冷熱分離列間形式以及傳統的V型精密空調。其適用場景廣闊,包括IDC機房、通信樞紐、云基地等機房應用;超過4KW/RACK功率機架的機房等。
“制冷蒸發器為背板、列間、V字形等多種型式,可以實現精確制冷,高能效。當室內溫度一定時,三種循環模式的制冷量、EER(制冷性能系數)隨著室外環境溫度的降低呈近似線性增長;隨著室外環境溫度的變化,可通過調節壓縮機或氣泵或液泵的頻率,滿足室內負荷要求并提高能效!痹u審會上,來自北京中普瑞訊信息技術有限公司的技術專家解釋,該項技術有三大創新點,一是國內首創液泵+氣泵+EC風機的動力模式設計,充分利用熱管高效;二是將氟泵集成在室內機或室外機組內,熱管安裝不受物理環境限制,冷媒流速高,效率高,傳輸距離遠;三是應用背板,列間末端形式更加貼近熱源,制冷效率高。

順勢而為

    “以前的機房,一進去溫度冷熱不均不說,空調還占地面積大,浪費很多寶貴的空間!痹跍囟惹鍥鲆巳说闹袊娦偶瘓F河北廊坊分公司IDC機房內,黃黎明對中國經濟導報記者說道。一排排經過改造安裝了雙泵混驅復合型熱管空調的數據設備整齊劃一,機器間隔有序地矗立著,一陣陣清涼的循環風在設備上方吹拂著!半p泵混驅復合型熱管空調系統原理是這樣的,冷空氣被吸入機柜對設備降溫,熱空氣與冷卻盤管進行熱交流,將熱量傳遞給換熱器內的制冷劑,溫度下降后的冷空氣從背板吹出,完成空氣循環!
    據介紹,由于雙泵混驅復合型熱管背板空調體積小緊貼機柜安裝,還節約了數據中心內部的空間,單位面積上可以放置更多的設備!皺C房改造為背板空調后拆除原精密空調共計16臺,可節約空間約37平方米!敝袊娦偶瘓F河北廊坊分公司相關技術人員告訴中國經濟導報記者。
    事實上,雙泵混驅復合型熱管空調帶來的好處不止于此。據介紹,一方面,雙泵混驅復合型熱管空調貼近熱源,實現精確制冷、按需制冷。實現了冷源集中供服務器使用,先冷設備、后冷環境,充分利用自然冷源,降低能耗;另一方面,各類設備發熱量各不相同,造成機柜內部和周圍環境熱量分布不均,雙泵混驅復合型熱管空調安裝在每個機柜背面,能自動調節冷量能有效解決局部過熱問題。同時,這項技術很好解決IDC機房的平面規劃受到傳統精密空調冷量、風量的限制,以及送風距離的限制,無法滿足高密度機柜散熱需求,隨著雙泵混驅復合型熱管空調應用,從而實現從房間級制冷向機柜級制冷改變,提升機柜服務器裝機密度,減低能耗,生產效益和經濟效益都有很大提高,為滿足5G應用提供很好基礎支持。
    當然,廊坊項目的成功運行也并非個例。2015年1月投入運行的唐山電信數據中心機房空調新建項目持續正常運行至今,通過多年的運行,充分證明了系統的可靠性和節能性,在節能的同時解決機房局部熱點問題;2016年3月投入運行的石家莊電信數據中心機房空調新建項目持續正常運行至今,機房年平均PUE值為1.42,平均每年節約69.2萬度的電量,減少85.2噸碳排放;2019年3月投入使用的內蒙古電信金橋省級樞紐樓信息化機房進行雙泵混驅復合型熱管空調改造項目,到2020年3月年平均PUE為1.36左右,在局部熱點問題得到徹底解決的同時,節約大量的電能,為公司節約了成本……據介紹,目前已有約27個數據中心項目應用雙泵混驅復合型熱管空調。
    “但凡有條件,我們都會在電信集團相關數據中心積極推廣這一技術!痹u審會上,來自中國電信節能減排處的相關專家告訴中國經濟導報記者,今年,中國電信集團將針對IDC業務萬元收入能耗偏高的情況,繼續推進機架利用率提升工作,擴大基于人工智能的服務器節能技術試點規模,并積極推廣氟泵空調、服務器液冷等新的制冷技術。

前景廣闊

    “節能效果確實是顯而易見的”“雙泵技術本身就是一種創新”“匯報數據還是有些寬泛,應該更具體一點”“是不是還需要在安全性和穩定性上有更多的考量和優化”“跟其他類似技術相比的核心優勢還應該講得更透徹一點”……評審會上,來自中國科學院理化技術研究所、清華大學、北京工業大學、中國建筑科學研究院有限公司、中國建筑設計研究院有限公司智能工程中心、中國建筑標準設計研究院有限公司數據中心和中國移動通信集團設計院有限公司等單位的專家組成專家組,你一言我一語地對技術運行的效果以及可能出現的問題進行評估和建議。
    一場小小的評審會,其用心程度卻可見一斑。不僅會上的專家組專家不“走過場”,在技術應用和實用效果的諸多細節處“摳”得極為認真,北京中普瑞訊信息技術有限公司提供的申報材料也是詳細全面,從第三方認證材料到用戶評估,所有細節都毫不含糊。中國經濟導報記者還了解到,在本次評審會之前,為切實做好評審論證工作,國家節能中心已組織專家赴內蒙古呼和浩特市對中國電信集團內蒙古分公司數據中心機柜空調新建和改造項目進行了調研。在評審會現場,專家組聽取了中國電信內蒙古分公司(新建和改造項目)和廊坊分公司(改造項目)雙泵混驅復合型熱管空調使用情況匯報后普遍認為,改造項目解決了之前的機房局部熱點問題,三個項目均有明顯的節能效果。
    經過一上午熱烈的探討,從技術論證,到現場項目實測,節能優勢明顯的雙泵混驅復合型熱管空調節能技術在近乎苛刻又認真的專家們眼里,似乎并無太多需要進行否定的因素和理由。最終,結合書面資料、現場調研和內蒙古項目情況,專家組從技術特點、節能效果、實際應用情況等方面,對雙泵混驅復合型熱管空調節能技術進行了系統客觀評價,肯定了該技術采用氣泵、液泵組合作為動力的優點、技術應用效果良好、節能降耗效果明顯,具有良好的經濟性,在數據中心空調領域具有較大的推廣應用潛力,并對技術優化和下一步推廣應用提出了意見建議。
“我們會根據專家們的意見建議對技術進行進一步的優化和推廣,爭取為解決新基建建設中的高能耗問題貢獻更多的力量!秉S黎明在評審會上表態。
    據悉,節能技術項目評審是國家節能中心受社會單位委托,組織專家等技術力量對技術項目的節能效果等進行客觀評價、給予專業意見建議,是中心做好社會化節能服務的重要形式,旨在發揮節能評審對先進節能技術推廣應用的支持作用,推動壯大節能環保產業,促進綠色發展。

【期號:3704】【版面:02】【作者:公欣】打印本頁
 
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