某機關(guān)信息中心機房節(jié)能解決方案

1、<p>　　某機關(guān)信息中心機房節(jié)能解決方案</p><p>　　摘要應(yīng)用熱管系統(tǒng)技術(shù)對某機關(guān)IDC機房進行節(jié)能改造，設(shè)置機房專用加濕系統(tǒng)及熱管節(jié)能監(jiān)控測量系統(tǒng)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞熱管系統(tǒng)設(shè)計；節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)。 </p><p>　　中圖分類號：TE08 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>　　某機關(guān)IDC機房位于

2、1層，機房面積約150平米，包括監(jiān)控區(qū)及IDC機房區(qū)，機房內(nèi)有配電柜（空調(diào)和IT設(shè)備）、服務(wù)器機柜、空調(diào)設(shè)備等，機房凈高2.6米（架空地板至天花板距離），機柜高度2.2米。機房內(nèi)配置2臺精密空調(diào)，采用地板下送風(fēng)。精密空調(diào)性能參數(shù)如下: </p><p>　　IDC機房內(nèi)環(huán)境設(shè)定為：23℃，50%，空調(diào)配置容量為：121.2kW。（一用一備） </p><p>　　本機房內(nèi)IT設(shè)備負荷：共有

3、6排IT機柜。由于機房未達到滿容量，現(xiàn)有總冷負荷約為：15kW。 </p><p>　　一、機房空調(diào)系統(tǒng)能耗過高的原因 </p><p>　　1、全年均利用以機械壓縮蒸汽循環(huán)方式制冷，自然冷源利用效率低。 </p><p>　　2、不合理的除濕/加濕過程。機房屬于高發(fā)熱，濕度擾動主要是機房的內(nèi)人員和室外新風(fēng)造成的。由于機房的產(chǎn)濕量很小，顯熱約占總空調(diào)負荷的90％以上

4、。精密空調(diào)的大風(fēng)量、小焓差的特點用來排除顯熱。但由于空調(diào)處理過程均不屬于全顯熱換熱，有10%左右的冷量用來除去空氣中的濕度。為維持機房的濕度，通過加濕部件進行加濕，不斷除濕、加濕的過程，使空調(diào)設(shè)備耗費了大量的電能。 </p><p>　　3、高輸配能耗：采用地板送風(fēng)來滿足機房內(nèi)溫度均勻，消除局部熱點。由于機房未處于滿容量布置，為保證最不利點的送風(fēng)，常采用高壓頭大風(fēng)量風(fēng)機，風(fēng)機電耗轉(zhuǎn)化為溫升，增大了室內(nèi)空調(diào)負荷。

5、</p><p>　　4、IT機房內(nèi)溫度不均勻：數(shù)據(jù)機房內(nèi)的設(shè)備發(fā)熱量的不均勻，通常把整個機房的溫度降低，減少產(chǎn)生局部過熱，造成巨大能耗。 </p><p>　　二、機房節(jié)能合理解決方案 </p><p>　　由于IDC機房常年供冷，當(dāng)有大量的免費冷存在時，常有以下解決方案: </p><p>　　針對本機房存在的耗能問題，提出在不改動原有空

6、調(diào)設(shè)備的情況下，增加熱管節(jié)能系統(tǒng)。當(dāng)在室外氣象條件不滿足熱管運行條件時，仍利用原有空調(diào)系統(tǒng)。為了保證機房的潔凈度，采用分離式熱管系統(tǒng)。 </p><p>　　熱管運行原理示意圖 </p><p>　　三、熱管系統(tǒng)設(shè)計及實施 </p><p>　　1、按照使用條件并考慮今后發(fā)展進行如下改造： </p><p>　　（1）根據(jù)設(shè)備布局,在每排機柜

7、間布置1臺熱管設(shè)備； </p><p>　　（2）設(shè)置節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，控制熱管設(shè)備和空調(diào)設(shè)備的啟停。 </p><p>　?。?）當(dāng)熱管系統(tǒng)獨立進行室內(nèi)控溫時，增設(shè)加濕器控制機房內(nèi)濕度。 </p><p>　　2、 熱管系統(tǒng)由立柜式熱管機和監(jiān)控系統(tǒng)組成。 </p><p>　　3、 熱管節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng) </p><p>　

8、　本監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)有14個測點，其中：2個能耗測點（1個精密空調(diào)、1個熱管系統(tǒng)）； 3個熱管設(shè)備的溫度測點；3個室內(nèi)環(huán)境的濕度測點；6個檢測機房重點區(qū)域的溫度測點。 </p><p>　　4、熱管設(shè)備與現(xiàn)有機房空調(diào)聯(lián)動 </p><p>　　節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)溫、濕度的變化控制熱管設(shè)備及現(xiàn)有機房空調(diào)的運行。當(dāng)熱管系統(tǒng)運行滿足室內(nèi)溫度、濕度時，停止現(xiàn)有機房空調(diào)運轉(zhuǎn)。當(dāng)熱管設(shè)備運行不能滿足機房內(nèi)

9、的溫、濕度要求時，啟動現(xiàn)有空調(diào)設(shè)備。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)異常,溫度、濕度測點出現(xiàn)故障、監(jiān)控系統(tǒng)斷電等情況時，啟動現(xiàn)有空調(diào)設(shè)備。 </p><p>　　5、改造后機房的濕度控制 </p><p>　　由于熱管系統(tǒng)是全顯熱設(shè)計，精密空調(diào)停止運行期間，配置1臺機房專用濕膜加濕器。加濕器濕膜材料的主要成份是植物纖維, 采用蒸發(fā)汽化加濕原理,自帶濕度感應(yīng)控制器,實現(xiàn)全自動控制。加濕器參數(shù)： </p&

10、gt;<p>　　本機房的實際控濕范圍：45%~65%；測量精度：2%~3%；控制精度：3%~5%可調(diào)。 </p><p>　　采用濕膜柜式機房專用加濕器與原精密空調(diào)電極加濕器功耗比較： </p><p>　　精密空調(diào)采用電極加濕，運行功率P=5Kw。加濕日耗電量:5千瓦×24小時/天=120度/天.臺。通常機房加濕期為150天，考慮同時使用率為0.5，（電費按0.

11、8元/度計算）,共計：120度/天.臺×0.8元/度×150天X0.5=7200元。同時電極加濕時散發(fā)的熱量使增加了機房空調(diào)負荷。 </p><p>　　機房濕膜專用加濕機最大風(fēng)機功率為75w，濕膜加濕機耗電0.075千瓦×24小時/天=1.8度/天。電費共計：1.8度/天.臺×0.8元/度×150天X0.5=108元。 </p><p>

12、　　為了全面監(jiān)控機房內(nèi)的濕度，節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置了3個對機房內(nèi)濕度的監(jiān)控測點。通過加濕器的自帶風(fēng)機和3臺熱管設(shè)備的風(fēng)機產(chǎn)生氣流擾動，使加濕差異控制在合理范圍。 </p><p>　　5、 原有地板送風(fēng)與熱管正面送風(fēng)效果差異 </p><p>　　目前機房空調(diào)采用的是地板送風(fēng)，空調(diào)回風(fēng)設(shè)在機柜上方,有利于機柜的散熱。而熱管設(shè)備的送風(fēng)采用水平送風(fēng)，送風(fēng)機落地布置，冷空氣水平送出，為機柜降溫后，上

13、升回至熱管空調(diào)器。雖然送風(fēng)效果不如下送風(fēng)，但在室外氣溫較低時可滿足機房的使用，由于送風(fēng)阻力小，降低了風(fēng)機功耗，同時對原有空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)無影響。 </p><p><b>　　6、 過渡季控制 </b></p><p>　　在過渡季節(jié)，機房精密空調(diào)和熱管設(shè)備同時運行，熱管設(shè)備優(yōu)先運行。設(shè)定室內(nèi)波動溫度t，以機房設(shè)定溫度T為控制目標(biāo)。熱管設(shè)備能維持室內(nèi)溫度T時，精密空調(diào)停止運

14、行；不能維持室內(nèi)溫度T時，當(dāng)溫度升到T+t時，精密空調(diào)運行，當(dāng)機房溫度降低到T-t，精密空調(diào)停止。設(shè)定合理的波動溫度t，可以減少精密空調(diào)的啟動。 </p><p>　　7、熱管及新增專用加濕系統(tǒng)布置如下： </p><p>　　熱管及加濕系統(tǒng)在機房中的平面布置 </p><p><b>　　四、經(jīng)濟效果分析 </b></p>&l

15、t;p>　　根據(jù)石家莊氣象參數(shù)條件，機房設(shè)定溫度為23℃，目前機房內(nèi)總熱負荷約為15kW。(只考慮設(shè)備散熱，忽略圍護結(jié)構(gòu)和新風(fēng)負荷)。熱管系統(tǒng)的排熱量為45kW，經(jīng)氣象模擬分析，滿足熱管額定工況（室內(nèi)外溫差10℃）的時間為3948小時。 </p><p>　　1、原有精密空調(diào)用電量為： </p><p>　?。?）精密空調(diào)壓縮機全年耗電量為：(12.4+0.88*2)kWx（15+5

16、.6）/55.5x1.2x8760h=5.52萬度。 </p><p>　?。?）精密空調(diào)送風(fēng)風(fēng)機全年耗電量：5.6kwx8760=4.91萬度。 </p><p>　?。?）精密空調(diào)系統(tǒng)加濕全年耗電量: 0.9萬度。 </p><p>　　精密空調(diào)系統(tǒng)的全年總耗電量為：5.52+4.91+0.9=11.33萬度。 </p><p>　　2、

17、 增加熱管系統(tǒng)后耗電量 </p><p>　　（1）當(dāng)室外溫度<=13℃時，運行熱管系統(tǒng)，開啟加濕系統(tǒng),考慮熱管系統(tǒng)的同時使用系數(shù)0.7，則耗電量：0.9kwx3x3948hx0.7=0.75萬度。 </p><p>　?。?）加濕部分的耗電量為0.0135萬度 </p><p>　?。?）當(dāng)室外溫度>13℃時，按照全部采用精密空調(diào)計算，耗電量為：（(1

18、2.4+0.88*2)kWx（5.6+15）/55.5x1.2+5.6kW）x（8760-3948）h=5.73萬度。 </p><p>　　增加熱管系統(tǒng)后，機房空調(diào)系統(tǒng)的全年耗電量為：0.75+0.0135+5.73=6.50萬度。 </p><p>　　全年的節(jié)電量約為4.83萬度/年，節(jié)能率可達42.7%。按執(zhí)行電價0.80元/度計算，每年可節(jié)省運行電費3.87萬元。 </p&

19、gt;<p>　　綜上所述，機房安裝熱管節(jié)能系統(tǒng)后，可實現(xiàn)IDC機房在春、秋、冬季的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行要求，降低機房空調(diào)系統(tǒng)的用電量，節(jié)約運行費用，起到節(jié)能減排的目的。 </p><p><b>　　參考文獻: </b></p><p>　　《互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC)機房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能淺析》東北大學(xué)丁慧婷、韓宗偉、郭睿、趙晶 </p><

20、p>　　《程控機房空調(diào)冬季制冷方案的節(jié)能分析 》東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院孫愛民 、王曉 </p><p>　　------------------------------------------------------------------------- </p><p>　　莘亮，男，1971年7月生，學(xué)士，高級工程師，副總工程師，河北建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司。 </p&g