通信機房用熱管系統(tǒng)

【摘要】結(jié)合通信機房的環(huán)境特點，針對機房空調(diào)高能耗的原因進(jìn)行分析，本文針對通信機房內(nèi)IT設(shè)備、精密空調(diào)設(shè)備及送風(fēng)方式的研究，探討機房用熱管系統(tǒng)應(yīng)用的可行性。通過現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)、當(dāng)?shù)貧庀蠼y(tǒng)計參數(shù)結(jié)合熱管理論，機房用熱管系統(tǒng)的應(yīng)用是可實施的。對機房用熱管系統(tǒng)的可解決空調(diào)能耗高、降低壓縮機使用率、消除局部熱點等問題。安裝機房用熱管系統(tǒng)后，能實現(xiàn)全年節(jié)電量約5.5萬度。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能減排降低空調(diào)能耗消除局部熱點

一、熱管系統(tǒng)的研究意義

通信機房室內(nèi)的通信設(shè)備發(fā)熱量大，且全年處于散熱狀態(tài)，為保證通訊設(shè)備能夠安全運行，要求室內(nèi)環(huán)境密閉、無塵、室溫控制在5至40度之間。目前通信機房（包括各類IDC Internet Data Center-互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心機房）的用電量占我國建筑能耗的15%-20%，機房投資規(guī)模保持在每年25%的增長，機房耗電所占比例逐年升高，國內(nèi)機房的PUE（Power Usage Effectiveness電源使用效率）值大部分大于2（約占70%），而空調(diào)系統(tǒng)的能耗約占機房耗電量的40%，降低機房中空調(diào)系統(tǒng)的能耗勢在必行。節(jié)能減排政策制定及節(jié)約能源法的頒布已使節(jié)能減排成為整個社會的責(zé)任。為響應(yīng)省公司強基固本的精神，狠抓開源節(jié)流、降本增效，嚴(yán)控成本費用增長。

空調(diào)系統(tǒng)的耗能占據(jù)著整個數(shù)據(jù)機房很大比重（35%～50%機房總能耗），基于調(diào)研結(jié)果表明，大部分機房PUE值大于2，可見空調(diào)耗能是除IT設(shè)備外最主要的耗能設(shè)備，機房空調(diào)的高能耗可以歸結(jié)為以下幾個原因：

（1）未利用自然冷源。交換機房目前配置的空調(diào)為風(fēng)冷直冷式精密空調(diào)，無論室外是寒冷的冬季（室外氣溫多在0℃以下），還是在溫度適宜的春、秋季（室外溫度多在15℃以下），都需要啟動壓縮機才能進(jìn)行制冷，這樣不可避免造成耗能的增大。（2）冷量的高能耗輸送。本空調(diào)系統(tǒng)冷量輸送采用地板送風(fēng)的方式，為滿足最遠(yuǎn)端出風(fēng)口的風(fēng)量和風(fēng)壓，必須依靠大功率的離心風(fēng)機來輸送。另外大功率風(fēng)機的電耗最終轉(zhuǎn)化成熱量，這部分熱量又要由制冷系統(tǒng)來承擔(dān)。這是造成本系統(tǒng)空調(diào)耗能高的又一個原因。（3）不合理的除濕/加濕。由于直接膨脹式制冷方式的蒸發(fā)溫度低，在對循環(huán)空氣冷卻的同時，不可避免地將空氣中水蒸氣冷凝，造成不必要的除濕，當(dāng)然這部分不必要的除濕不是免費的（大概約5%～10%的制冷量用于除濕）；另外空氣中的水蒸氣被冷凝，降低了空氣中含濕量，不滿足機房對濕度的要求，為滿足機房內(nèi)濕度的要求，又不可避免地對空氣加濕，當(dāng)然這部分加濕也不是免費的。這種不斷強制除濕，又不斷加濕的過程，又造成耗能的增加。（4）機房內(nèi)負(fù)載的不均勻性。由于機房內(nèi)配置的服務(wù)器功率的不一致，導(dǎo)致局部機柜發(fā)熱量大；而傳統(tǒng)的精密空調(diào)送風(fēng)形式采用的均勻送風(fēng)（送風(fēng)量不可調(diào)節(jié)），從而會導(dǎo)致機房內(nèi)局部熱點的出現(xiàn)；為了避免這種情況的產(chǎn)生，通常需要將機房內(nèi)的溫度要調(diào)低，例如從常規(guī)的23℃調(diào)整為20℃；采用這種方式可緩解機房的局部熱點問題，但不能從肯本上解決熱點問題，但是導(dǎo)致了機房空調(diào)能耗的大幅升高。

二、機房用熱管排熱機組的運行原理

機房用熱管排熱機組節(jié)能排熱系統(tǒng)的基本工作原理如圖1所示。機房用熱管排熱機組節(jié)能排熱系統(tǒng)是利用室內(nèi)外空氣溫度差，通過封閉管路中工質(zhì)的蒸發(fā)、冷凝循環(huán)而形成動態(tài)熱力平衡，利用較小的自然溫差將室內(nèi)的熱量高效傳遞到室外，維持機房內(nèi)部良好的工作熱環(huán)境的節(jié)能排熱設(shè)備。

機房用熱管排熱機組節(jié)能排熱系統(tǒng)為了保證機房的潔凈度和濕度，采用分離式熱管技術(shù)。分離式熱管與普通熱管不同的主要特點是：分離式熱管的加熱段和冷凝段分開放置，兩者之間只有兩條連接管，極易密封，所以可以很好的杜絕滲漏現(xiàn)象。在保證機房在設(shè)定環(huán)境溫度下，利用室外自然冷源同時，不引入室外空氣，保證了機房的安全性，杜絕破壞機房的潔凈度和濕度。

三、機房用熱管系統(tǒng)的應(yīng)用效果

針對機房空調(diào)高能耗產(chǎn)生的原因，建議采用機房用熱管排熱機組，配合原有的精密空調(diào)系統(tǒng)能實現(xiàn)較好的節(jié)能效果。

3.1間接利用自然冷源

機房用熱管排熱機組是專門針對機房條件而開發(fā)了一套節(jié)能產(chǎn)品，該產(chǎn)品能間接利用室外自然冷源，它的使用條件是室外溫度低于室內(nèi)溫度5℃，按機房內(nèi)設(shè)定溫度為23℃為例，室外環(huán)境溫度低于18℃的情況下，機房用熱管排熱機組均能使用。該產(chǎn)品的能效比大于15（傳統(tǒng)精密空調(diào)的能效比為3），在利用自然冷源的時間段，它的能耗只有精密空調(diào)的15～20%，節(jié)能優(yōu)勢非常明顯。

機房用熱管排熱機組不需要大功率的離心風(fēng)機來送風(fēng)，采用的是傳統(tǒng)的軸流風(fēng)機送風(fēng)，它可以針對機房發(fā)熱點布置機房用熱管排熱機組室內(nèi)機，減少不必要的冷量輸送能耗和冷量損耗。

3.3避免了不合理的加濕/除濕

傳統(tǒng)的精密空調(diào)蒸發(fā)溫度較低，都存在著除濕的過程（一般有10%的制冷量用于除濕），對于機房恒溫恒濕的熱環(huán)境而言，又要通過精密空調(diào)的加濕系統(tǒng)對機房加濕。而機房用熱管排熱機組設(shè)計時，它的蒸發(fā)溫度高于室內(nèi)空氣露點溫度，因此不存在除濕的過程，機房用熱管排熱機組為全顯熱換熱過程，因此避免了不必要的除濕/加濕過程。

1、機房用熱管系統(tǒng)在室外條件T≤18℃時，能夠正常運行；2、降低空調(diào)運行時間，壓縮機運行率明顯下降；3、安裝機房用熱管系統(tǒng)后，能實現(xiàn)全年節(jié)電量約5.5萬度；4、安裝機房用熱管系統(tǒng)后，配合原有的精密空調(diào)系統(tǒng)，在保證節(jié)能的運行情況下，保證機房環(huán)境的溫濕度。

安裝機房用熱管系統(tǒng)后，能實現(xiàn)全年節(jié)電量約5.5萬度；節(jié)能率達(dá)46.7%；若所有通信機房應(yīng)用熱管節(jié)能設(shè)備后節(jié)能量可觀。

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