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构建绿色数据中心,暖通空调要向智能化方向发展

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时间: 2018-10-15
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近几年来,随着我国互联网、云计算和大数据产业的加速发展,数据中心产业也进入了大规模的规划建设阶段。上海邮电设计咨询研究院有限公司自1999年起就已承接国内早期的IDC(互联网数据中心)整体咨询规划与设计业务,形成了IDC整体解决方案的咨询、规划、设计、后评估等一站式服务能力,主编多个企业规范,在同行业中处于先进地位,拥有丰富的数据中心建设经验。沈利民作为上海邮电设计咨询研究院有限公司的资深高级工程师,扎根行业多年,拥有丰富的经验。让我们一起倾听沈工对如何实现暖通行业节能减排的一些见解,看他针对行业痛点进行的鞭辟入里的分析,深度剖析行业现象。


现下暖通行业发展状况


时下的经济环境,让企业更加关注投入产出率,更加严格地控制预算和成本。据统计,大部分企业没有计算IT设备造成的二氧化碳排放量,没有IT绿化环境永续的目标。但“绿色”、“减碳”已成为当代不可忽视的名词,随着绿色科技的概念全面性进入消费者与企业环境中,过去只讲求“生产力”、“效率”的数据中心将无法免于这股趋势。


现今暖通设备民族品牌市场发展欣欣向荣,民族企业核心研发技术非常先进,民族品牌相当给力,譬如海尔、格力、美的、海信等企业都实力不凡。但对于国家整体制冷行业来说,现在国内制冷技术还依赖于国外技术,企业不过是在国内进行生产,企业自主研发能力还有待提高,特别是暖通空调制冷节能技术的提高。实现绿色制冷,是企业承担节能减排社会责任的体现,亦是企业实现降本增效的必然要求。对于能耗居高不下的数据中心,研究提高空调能耗效率具有深远的社会效益和经济效益。


新风节能 智能化节能


数据中心节能要点,空调制冷节能是关键。对数据中心整个系统能耗来说,暖通空调能耗约占45%左右,能耗巨大。空调制冷如何实现节能减排,这是一个值得思考的问题。据沈工所知上海邮电设计咨询研究院已应用14种试点节能技术手段来实现绿色制冷降低设备耗电。上海处于华东地区,温差较大,冬天零下7℃,夏天40℃左右的天气温度约有2周、30℃以上天气温度有1个月左右。由于温差大的特性,以至许多节能手段在上海都可应用,但真正能在上海实现可观节能效果的要数智能新风。


构建绿色数据中心,暖通空调要向智能化方向发展

微模块室内

智能控制加上自适应控制系统,对空调实行智能化管理,据沈工亲测的数据,全年能有20%的节能量。沈工在做一个新风节能的科研项目时,需测量许多相关数据,新风主要依靠自适应实现节能,在进行新风节能的数据测量时,将自适应关掉后测量其数据值,再将自适应打开再测一次数据值,会测量出两个数值。智能新风有25%的节能率,因为它是有时间段的,上海地区全年大概5个月能使用新风系统。在上海应用的新风智能是16℃的送风温度,16℃以下温度都可使用新风系统,所以根据气温范围,在上海大概有5个月可以使用新风系统。


构建绿色数据中心,暖通空调要向智能化方向发展

微模块室内

新风系统对最低温度有要求,研究院将新风系统最低温度要求提升了,新风系统最低温度要求升温,始终将16℃的温度送入机房,机房的送风温度,高于16℃,新风系统也有鉴别的时间,新风系统还有一个湿度的鉴别,由湿球温度控制,而非由干球温度控制,湿球温度是进行深度切换的,不会频繁进行切换,频繁切换会增加耗电。新风节能使用较多智能手段测到许多有效数据,智能新风25%节能率的数据是最低的,也是比较准确的。当然节能率根据地理位置、机房的负载等不同而有所不同,负载越大,可能效率越好。


构建绿色数据中心,暖通空调要向智能化方向发展

微模块室内


暖通空调智能化对于暖通行业空调技术水平的提高具有重要作用。新风智能节能是智能地由湿球温度控制,应用焓差计算法相当于一台电脑,将空调的情况,如空调温度的需求、变量、阀门开启角度等都经电脑计算才呈现出来。如果空调由干球温度控制的话将会出现许多问题,家用空调许多由干球温度控制,它在回风口有安装感温探头仪,感应结果不准确,会影响数值的准确度。可以通过将探头仪延伸、控制湿球温度改变这种情况。专用空调在控制上要强大,可由湿球温度来控制,但也会导致高成本。


数据中心“冬天脱衣服,夏天穿衣服”


行业对建筑物的保温在民用标准中要求强制性保温,但对于数据中心来说,到了冬天,要散热不要保温,保温对数据中心来说有害无益,怎么处理这两者间的矛盾呢?沈工想到通过帮助通讯机房“冬天脱衣服,夏天穿衣服”的方式实现节能。如将数据中心的玻璃仓、门等做双层,冬天打开一扇门,实现空气冷热交换,夏天将保温的那层关掉,外面的热量侵蚀不到数据中心机房里面,这是沈工目前正在设想中的一个节能手段。


蓄冷罐节能


空调制冷保障用冷却水使用蓄冷罐,蓄冷罐相当于手机的移动电源蓄电池,断水或者系统中的机器故障时,蓄冷罐冷冻水还可以让设备保持继续工作一段时间,蓄冷罐可以应急用备着,预防隐患。



景观喷泉巧用节能


一个数据机架一天24小时通过自然蒸发冷却需要耗掉水150-200公斤,一年四季整体运行下来,数据惊人。目前很多大型数据中心都有许多景观喷泉,景观喷泉如果地平做的不高的话,可以将景观喷泉的深度挖下去一点,平时喷泉水池的水可以将它用作冷却水,景观喷泉也可以通过降雨收集水,从节能再备的方向考虑节能,节水也是一种节能。


构建绿色数据中心,暖通空调要向智能化方向发展

水氟转换系统


磁悬浮节能误区



据国内一则新闻表达的一个观点:COP最好的产品放在我的数据中心空调系统里不一定是最好的,先进系统需要配套实施先进技术产品才能实现好的效果。如果我的系统是陈旧的,不仅拖COP后腿,也是资源的浪费。在使用变频技术时,水泵、风机是否也同样使用变频技术,若是全系统变频,全部应用智能变频技术的话,则产品投入会非常高,企业成本非常大,企业无法承担。成本不仅仅是指硬件上的成本,人力成本也是非常之高的,因后期人力维护成本较高,现在许多数据中心的运维都是物业在代管,缺乏专业的技术人员。


磁悬浮技术作为大型技术其应用需要考虑多方面因素。对于厂家来说,追求效率,追求COP,COP越高越好;对于用户来说,用户追求IPLV、PUE,重视综合能效。目前行业存在这样一种现象,许多第三方的运营商砸钱在产品上应用磁悬浮技术等,但只知其表不知其里,并不知晓磁悬浮技术的核心优势,节能量很高,却没有有效的实验数据来支撑,磁悬浮产品节能效果在发热量相对起伏不大的数据中心应用缺乏说服力。从厂家的角度来说,是为了推销其产品;从用户层面来说,追求产品在系统的节能效果;对于设计师来说,需要对品牌优势、技术含量等因素进行综合考虑。加大对磁悬浮技术的研究任重道远。


集中式水机安全性误区


现今行业很多大型数据中心都应使用集中式水机制冷,沈工认为这种观点存在一定误区,误区在哪里呢?越是大型越是使用集中式水机,有可能牺牲了一个安全性的问题,集中式水机体量大,使用集中式水机也同地理位置有关,在华东地区、华北地区、北方地区、华南地区这几个地区,华南使用集中式水机比较多,为什么呢?华南一年四季相对高的气温段多,使用风冷设备可能会导致宕机,风冷的效率无法在此地区体现出来,若是使用集中式水机可能效率就提高了,解决了使用风机时室外高温导致宕机的问题。


集中式水机越大型,安全性是下降的,安全性提高到和风冷一样的话,则集中式水机系统资金投入要翻很多倍。例如在一个机房内,使用3套风冷的空调,“两主一备”(即两台主机,一台备机),两台主机在运行,一台备机没运行,ABC互相支持,控制上都能做到。那么反过来,做3台水机,3个水机也是“两主一备”。但是用的水是哪里来的?市政提供的水。市政现在给几路水?就给你1路水。体量越大,管径也越大,市政一般做不到给2路水给企业,如果市政水管爆掉,则主机全报销无法发挥作用,备机是假的形同虚设起不到作用。全依靠市政这1路水,水机的安全性没有风冷的3台安全性高,风冷跟水路爆管没关系。市政可以给企业2路过来的电,但是市政给的水就仅1路,受限比较大,所以一旦水管爆管,“两主一备”的备份就是假的备份,备了也没有用都是虚设的。使用水机存在很大的安全隐患,当市政马路上有很重的车经过或者水管年久老化,容易导致水管管道爆管。


目前数据中心水机建设还建立在民用标准规范上,推动数据中心水机行业标准的确立,完善产品质量非常必要。


空调防冻小贴士 乙二醇


将乙二醇应用于暖通空调中,虽说应用乙二醇并非一定节能,也需由承载设备来决定是否节能,需两者之间共同协作才能实现节能。有专用的空调存在就有乙二醇同步存在,乙二醇一般适用于北方,北方冬天零下20几度,氟利昂的压缩机不能运行时,使用乙二醇可以起到防冻的效果。当然上海地区也有备用乙二醇防冻。相对南方乙二醇的使用,当南方的空调无法使用压缩机了,就在空调中使用乙二醇,毕竟南方也有冻冰的情况发生,虽说专用空调都可以接受住考验,但民用和家用空调无法承受冰冻情况。从零下4℃开始,根据品牌、南北方向的不同,结冰的温度也会有所不同,使用乙二醇可以起到很好的防冻效果,无论南方还是北方。


同心协力 共促发展


暖通行业要稳步向前发展,需要行业各方人士共同努力,设计研发出造价成本低且节能环保的智能化空调,需行业各方人士加强沟通交流、多考虑用户需求、解决用户问题、增强设计师专业程度。设计单位应该走在最前面,从技术的角度,应更多地为用户着想,设计院应站在国际角度,要多关注暖通行业领域国际最新技术,在国内未成熟的技术,我们国家的设计师可以借鉴和学习,多研究多实验。在产品服务方面,及时跟用户或者甲方沟通,多做回访,帮用户做测评,能对用户有所帮助,类似第三方的检测、综合评价,可以为用户提供数据参考。甲方、建设方、设计单位相互配合、相互协作,共同推进暖通行业健康有序地发展。



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