1、公共机构主要节能技术运用和改造管理绿色数据中心李李 震震 数据中心正在成为高能耗产业数据中心正在成为高能耗产业高散热密度高散热密度IT设备散热密度（发热元件单位面积发热量）设备散热密度（发热元件单位面积发热量）高，高，CPU峰值逼近峰值逼近100 W/cm2机房散热密度远高于常规建筑，为机房散热密度远高于常规建筑，为 5003000 W/m2全球数据中心服务器用电量激增全球数据中心服务器用电量激增美国：美国：2006年数据中心用电年数据中心用电650亿亿kWh，占，占美国总用电量的美国总用电量的1.5%中国：中国：2009年数据中心用电约年数据中心用电约600亿亿kWh；2000-2005年间
2、翻了一倍，年间翻了一倍，2006-2010年之间年之间又增长了又增长了75%；国家工信部测算：到国家工信部测算：到2015年，我国数据中心年，我国数据中心年用电量将突破年用电量将突破1000亿亿kWh，超过三峡电站，超过三峡电站当年总发电量（当年总发电量（900亿亿kWh）数据中心用能现状及问题数据中心用能量年耗电量占北京市年耗电量的5%数据中心用电量所占比例逐年上升。各单位信息机房用电在单位整体用电中的比重最高达到了50%；近半数信息机房年耗电量在400万kWh以上北京市政府机构信息机房电耗比重北京市政府机构信息机房电耗比重调研单位数据机房年耗电量比例图调研单位数据机房年耗电量比例图数据机房
3、用电增长性数据机房用电增长性数据机房用电增长性数据机房用电增长性数据中心用能现状及问题数据中心用能构成北京市政府机构数据中心能耗结构图北京市政府机构数据中心能耗结构图信息设备用电 46%空调系统用电 43%电源系统用电 10%照明系统用电 1%调研收集用电信息较为详尽的33个政府机构，共37座数据中心的各项能耗总体水平：北京市数据中心用能现状及问题数据中心用能效率80%以上机房PUE2.0；24%为PUE3.0的高能耗机房国际上机房平均PUE2.0PUE=数据中心年总耗电量数据中心年总耗电量/信息设备年耗电量信息设备年耗电量北京市数据中心机房北京市数据中心机房PUEPUE情况情况PUE1.52
4、.02.02.52.53.03.0合计机房数（座）7165937比例18.92%43.24%13.51%24.32%100%降低数据中心能耗的途径降低数据中心能耗的途径服务器本身服务器本身提高服务器使用效率可靠高效节能可靠高效节能技术技术电源技术空调技术数据中心数据中心空调系统空调系统典型能耗典型能耗 数据中心的能耗构成与节能途径数据中心的能耗构成与节能途径全年制冷全年制冷：降温排热，冬季也制冷：降温排热，冬季也制冷高换气次数高换气次数：由于发热密度大，所：由于发热密度大，所需循环风量大需循环风量大为减少风量为减少风量：加大送风温差，降低送风温度加大送风温差，降低送风温度当蒸发温度低于露点，导
5、致蒸发器当蒸发温度低于露点，导致蒸发器凝水，形成潜热冷负荷凝水，形成潜热冷负荷为了维持室内湿度，还需要电加湿，为了维持室内湿度，还需要电加湿，造成很大电耗造成很大电耗问题：冬天制冷、风机高电耗、除问题：冬天制冷、风机高电耗、除湿之后再加湿湿之后再加湿315 数据中心空调系统的现状数据中心空调系统的现状机房面积约700 m2IT设备和UPS电源总用电量为1400 kW改进围护结构？改进围护结构？通过围护结构进入或排出的热量通过围护结构进入或排出的热量 50W/m T时，可以用室外冷源排热l当芯片温度室外冷源温度 T时，需要运行制冷机，提供不足的T，以满足排热要求lT 越小，可以利用自然冷源的时间
6、越长；在必须启动冷机时，要求冷机提供的T 也越小，从而冷机功耗小l怎样减少T？或者是怎样降低排热系统的等效热阻R？是充分用好自然冷源的关键l 空调排热系统分析空调排热系统分析降低数据中心空调能耗的关键：降低数据中心空调能耗的关键：降低热量采集过程的热阻，同时不增加风机电耗降低热量传输过程的热阻，同时不增加传输电耗找到和利用温度更低的自然冷源，同时不影响外环境 空调排热系统分析空调排热系统分析典型架空地板送风方式 1.1.热量采集过程的热阻热量采集过程的热阻冷通道温度分布热通道温度分布机柜局部温度分布1515分布式制冷系统吸热端机柜IT设备进风23出风2340热量采集过程：背板冷却热量采集过程：
7、背板冷却p将空调系统吸热端安装在装载IT设备的机柜上，为机房内的根据机房内各个不同的机柜实现按需供冷，避免局部热p分布式冷却系统使空调系统的吸热端更接近热源，从而大大降低了空调系统的供冷输送能耗，风机能耗为输送制冷量的1/50，甚至更低（而地板送风为1/12)1.1.热量采集过程热量采集过程1616q冷源 风冷：干球温度 蒸发冷却：湿球温度 间接蒸发冷却：露点温度 2.2.利用温度更低的自然冷源利用温度更低的自然冷源风冷（冷源为室外干球温度）蒸发式冷却（冷源接近室外湿球温度）间接蒸发式冷却（冷源接近室外露点温度）1717 以北京市气候条件为例以北京市气候条件为例北京市典型气候年度气象参数统计
8、低于20时间：干球温度：5876小时，占全年67%湿球温度：7193小时，占全年82%露点温度：7607小时，占全年87%低于15时间：干球温度：4762小时，占全年54%湿球温度：5925小时，占全年68%露点温度：6727小时，占全年77%机房节能技术应用案例介绍机房节能技术应用案例介绍【原理介绍】利用工质在热管内的自然循环，利用工质在热管内的自然循环，通过工质的气液相变，实现温差极通过工质的气液相变，实现温差极小的情况下，传递大量的热流。小的情况下，传递大量的热流。整个热量传递过程整个热量传递过程，无动力部无动力部件参与件参与。案例一：通信基站及小型机房的热管系统案例一：通信基站及小型机
9、房的热管系统【技术特点】SISSIS热管热管产品技术简介产品技术简介与常规空调相比：利用自然冷源(节能）QcQc+Qr蒸发器冷凝器通讯设备室内气流室外室外机室内机常规空调运行原理SIS热管工作原理（无压缩机）案例一：通信基站及小型机房的热管系统案例一：通信基站及小型机房的热管系统广东1站（热管，彩钢板）室内室内室外室外运行效果基站位置：广东省广州市(华南)时间:2009.11-2010.4结果：测试期环境控制能耗由35.0度电/天下降到15.4度电/天，测试期间节电率将近60%。案例一：通信基站及小型机房的热管系统案例一：通信基站及小型机房的热管系统SIS节能监控系统典型测试方案l 以24小时
10、为周期切换SIS热管换热设备的运行状态l 实时监控并记录空调及SIS设备的用电量l 实时监控并记录基站的室内温度情况l 连续监测12个月案例一：通信基站及小型机房的热管系统案例一：通信基站及小型机房的热管系统案例二：案例二：XXXX局信息机房节能改造局信息机房节能改造项目概况：目概况：机房位于北京市，属于A级机房。机房所处大楼共5层，机房位于大楼1层，机房面积约138。IT设备即时输入功率约为30kW，机柜数量29个，单机柜功率约1kW。机房室内设定温度为23，共配置2台Liebert风冷型精密空调，单台空调的额定制冷量为45.3kW，采用地板送风、下送上回的气流组织方式。原机房空调日均用电量
11、为463度，约占机房总日均耗电量的43%.通过机房空调系统节能改造，降低机房空调系统耗电量。案例二：案例二：XXXX局信息机房节能改造局信息机房节能改造改造方案：全改造方案：全风冷冷热管系管系统机房单机柜发热密度较低，机房IT设备总发热量较低，节能改造室内设备采用全风冷的机房用热管立柜机。配置机房热管立柜机3套，排热量30kW。监控系统：控制器带通信。机房总用电、空调用电分项计量。使用效果：使用效果：平均每天节约用电296度，减少空调用电63%.案例二：案例二：XXXX局信息机房节能改造局信息机房节能改造室内室内室外室外机房平面布置图机房平面布置图案例三：案例三：XXXX部委信息机房节能改造部
12、委信息机房节能改造项目概况：目概况：机房位于北京市，属于B级屏蔽机房。机房所处大楼共7层，机房位于大楼1层，机房面积约200。IT设备即时输入功率约为80kW，机柜数量63个，单机柜功率约1.3kW，机柜呈9排分布。机房室内设定温度为23，共配置4台风冷型精密空调，单台空调的额定制冷量为80kW，采用地板送风、下送上回的气流组织方式。机柜单向布置，未使用冷热通道布局，前排机柜排出的热风与下一排机柜的进风掺混，提高了下一排机柜的进风温度，不利于机柜的冷却。案例三：案例三：XXXX部委信息机房节能改造部委信息机房节能改造改造方案：改造方案：热管立柜机管立柜机+冷却塔冷却塔机房单机柜发热密度较低，节
13、能改造采用机房用热管立柜机。机房所处地区的自然冷源丰富，室外设备采用冷却塔加中间换热器（DCU）的形式。热管系统详细配置如下：室内设备：8台机房用热管排热装置，排热量为96kW室外设备：冷却塔+DCU监控系统：1套；机房用电、空调用电分项计量。使用效果：使用效果：消除局部热点；平均每天节约用电414度，减少空调用电50%.案例三：案例三：XXXX部委信息机房节能改造部委信息机房节能改造室内环境室内环境改造前改造前改造后改造后温度区间：2130温度区间：1622案例三：案例三：XXXX部委信息机房节能改造部委信息机房节能改造案例三：案例三：XXXX部委信息机房节能改造部委信息机房节能改造监控界面
14、案例四：重庆移动案例四：重庆移动IDC12IDC12机房节能改造项目机房节能改造项目项目概况：目概况：机房位于西南地区，属于A类机房。机房所处大楼共14层，机房位于大楼12层，机房面积约460。IT设备即时输入功率约为162.8kW。机房室内设定温度为23，精密空调总额定制冷量为210kW，空调设备即时输入功率79.2kW，不考虑设备增容，机房全年用电量约200万度，采用上部正面送风的气流组织形式，无风道设计。夏季机房空调高压报警频发，表明机房空调制冷量在夏季严重不足。机房放置大量发热密度较高的IT设备，局部热点问题严重。案例四：重庆移动案例四：重庆移动IDC12IDC12机房节能改造项目机房
15、节能改造项目改造方案：改造方案：热管机管机组+冷却塔冷却塔+冷机冷机机房空调采用上部正面送风的气流组织形式，机房空调安装位置距机房最远端距离为19米，导致机房最远端区域局部热点问题严重。采用机房用热管排热机组。机房所处的西南地区自然冷源有限，因此室外设备采用冷却塔、冷水机、中间换热器的形式。热管系统详细配置如下：室内设备：13台 机房用热管排热机组，排热量为138kW。使用效果：使用效果：消除局部热点；平均每天节约用电483度/天。案例四：重庆移动案例四：重庆移动IDC12IDC12机房节能改造项目机房节能改造项目案例四：重庆移动案例四：重庆移动IDC12IDC12机房节能改造项目机房节能改造
16、项目吊顶机立柜机案例五：山西移动计费机房节能改造项目案例五：山西移动计费机房节能改造项目项目概况：目概况：机房位于山西省。机房位于大楼2层，机房面积约550。IT设备输入功率约为350kW。机房室内设定温度为23，机房空调设备为：8台上送风精密空调。机房局部热点现象较为突出，尤其是小型机机柜附近。局部热点区域的设备散热效果较差。机房内在局部热点区域增加了大功率的轴流风机，增加该区域的气流循环量，仍不能解决局部热点的问题。案例五：山西移动计费机房节能改造项目案例五：山西移动计费机房节能改造项目改造方案：改造方案：热管背板管背板+自然冷源模自然冷源模块+冷机冷机为机房内局部热点较严重的机柜加装SIS热管背板，实现机柜按需供冷。系统组成：室内部分包括：SIS热管背板及热管工质循环管路系统。室外部分包括：SIS自然冷却风冷模块、风冷冷水机组（水系统）。系统运行模式：炎热时段，风冷冷水机组供冷；其它时段：风冷冷水机组+风冷模块供冷。使用效果：使用效果：消除局部热点，机房空调整体能耗降低20%，79月份平均节约用电2.3万度/月。冷凝器蒸发器热管数据中心Q26203216222519153021
