熱管空調

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熱管空調替換水冷式機房空調依靠氟泵運轉能使空調的耗電量低90%以上

   熱管氟泵背板式機房空調節能效果顯著!

熱管機房空調節能分析目錄


一、熱管空調節能原理

二、提高效率與精確制冷

1、提高蒸發效率

2、提高冷凝效率

3、精確制冷

三、熱管氟泵制冷系統的功能及優點

四、試點機房資金回收周期

1、試點機房概況

2、單機柜5KW用電比較

3、單機柜5KW投資比較

4、回收周期

五、分析結論

一、熱管空調節能原理

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多年機房節能改造表明,制冷專業本身具有深厚的基礎實力條件,成功之關鍵在于對技術的整合和深度定制,最后以期實現高穩定性的制冷節能方案。這就是我們理解數據中心制冷節能邏輯:一定要在制冷理論基礎上建立起來方案是可靠的。
*機房制冷其實就是一個冷量搬運的過程,分為冷源產冷、冷量傳輸和末端冷量利用三個環節。中普瑞訊在數據中心制冷節能則是分別在三個環節上做文章,從而合力達到制冷節能的目的。也許,這就是制冷理論和方案結合邏輯的道理。

水冷型熱管背板空調原理圖

熱管空調

 

二、提高效率與精確制冷

1、提高蒸發效率
手段:提高風冷精密空調回風溫度從25℃到28℃,節能10%。
原理:由于送風溫度升高,制冷蒸發溫度有所提高,在冷凝溫度不變的情況下,從壓焓圖上可以看到,單位流量的制冷量提高而壓縮機的壓縮功減少,制冷效率提升。

2、提高冷凝效率
手段:風冷精密空調改為水冷空調,節能提高30%。
原理:相比于風冷精密空調,采用冷凍水系統,冷機制冷的冷凝溫度可以控制在更低的范圍內。在制冷蒸發溫度不變的情況下,從壓焓圖上看到,冷凝溫度降低使得單位流量下制冷量增大,而所消耗的壓縮功減小,制冷效率提升

3、精確制冷(蒸發效率+冷凝效率+就近送風)
手段:RDU末端水分配單元+背板水平送風空調節能提高70%
原理:
1)、由于背板空調就近送風,送風距離短,同時送風溫度高達35℃,從而利于提高了制冷蒸發溫度,提高冷機制冷效率;
2)、通過大量運用CFD有限元仿真,確定了??檳謐鈑諾目帕6群筒季?,使得溫度場更加合理;
3)、風機分批啟用,減少冷量的無效循環,讓冷風送到需要的IT設備位置,從而減小風阻,降低風機功耗;
4)、標準化的設置、產品化的交付,在線監控預警,避免由于節能目的而導致穩定性降低。

三、氟泵熱管制冷系統的功能及優點


1、泵制冷系統的主要功能是獲取IT設備產生高達35℃的熱量,并在該熱量和房間空氣混合之前抵消它。泵制冷系統采用二個循環拿走熱量。在第一個循環里,把冷水機組里的水或水/乙二醇混合液泵到位于制冷劑分配機組(RDU)中的板式換熱器里。

2、在第二個循環里,把R134a制冷劑從制冷劑分配機組(RDU)循環到位于機架服務器后方熱通道的制冷??櫓?。??櫸緇訝確绱┕⑼ǖ瑯坦?,完全蒸發掉液體制冷劑。制冷劑蒸汽然后返回到制冷劑分配機組(RDU)。在制冷劑分配機組(RDU)的板式換熱器里冷凝成液體,把熱量排到冷卻水里去。

3、系統不僅等濕冷卻。而且在排掉的潛能里沒有能量浪費。只用很少的能量就能抵消IT荷載。熱力抑制系統將進一步增加效率。把傳統的計算機房空調器與泵制冷系統合在一起提供除濕控制。

4、當今最好的大型制冷機設計是在低壓側采用強制循環制冷劑的泵站。與其他系統相比,泵制冷系統有以下幾大優點:
1)由于采用低溫差直接蒸發,所以節省動力(相比壓縮機泵前后壓差?。?。
2)采用許多蒸發器,即使一個個相互隔得很遠,也能可靠的分配和控制制冷能力(液體壓力降?。?。
3)減少冷量搬運損失,熱量不需要和房間空氣混合,冷量直接送到機柜(自然形成冷熱通道封閉)。
4)改善了蒸發器的效率(熱交換是35℃和15℃,傳統的是28 ℃和15 ℃ )。
5)提高了冷凝效率(RDU水冷板換)。

四、試點機房資金回收周期


1、試點機房概況
*本工程為“某電信機房通信樓十層、十一層層IDC機房氟泵熱管背板空調技術試點項目”。每層機房面積約100m2,層高4.5米,架空地板高度約為500mm。每層各24個機柜。設備負荷為5KW/RAK。
*早先機房空調系統設計采用地板下送風型兩臺100KW水冷空調,冷凍水由冷凍站統一提供。冷凍水采用單管路形式,管路設置在機房的南側走廊內,由南側走廊冷凍水供回水管接至機房內空調。
*本項目試點工程中通信機房空調采用氟泵熱管背板冷卻末端,空調末端與通信 機房機柜緊密結合,熱管背板安裝于機柜的后門,冷卻機柜排風。熱管背板依靠自身內部工作液體的相變來實現傳熱,運行時工作液體的回流依靠氟泵帶到室外制冷主機。
*驗證范圍:經過一年運行,驗證熱管背板系統機房制冷能力和用電情況以及其他經濟效益裝機密度提高,機房面積節約等以及管路布置,機柜內設備維護工程投資概算。

電信背板原理圖 電信背板安裝圖

熱管空調

2、單機柜5KW熱管和水冷機房空調用電比較

機柜5KW用電比較


項  目

水冷型機房空調

水冷氟泵熱管背板空調

機房使用面積

100

單機架設計負荷

5KW

機架數量(個)

24

機架總負荷

120KW

 

 




單臺空調制冷量

100KW

-

數量

2+1臺(兩用一備)

-

空調總制冷量

200KW

-

單臺冷媒分配式機組冷量

-

120KW

數量

-

2臺(一用一備)

熱管空調總制冷量

-

120KW

機組使用時間

365天

末端使用時間

365

平均電費

0.8元/度

總計耗電功率(均按最大用電量計算)

7.5×2=15KW

0.4KW

節電率

(15-0.4)/15=97%

空調年運行費用(萬元)

15*24*365*0.8=10.5

0.4*24*365*0.8=0.29

節能空調節約運行費用(萬元/年)

10.5-0.29=10.21

3、熱管單機柜5KW投資比較

投資比較


項  目

水冷型機房空調

氟泵熱管背板空調

機房使用面積(m2)

100

單機架設計負荷(kW)

5

機架數量(個)

24

機架總負荷(kW)

120

 

機房設備

單臺空調制冷量(kW)

100

-

數量(臺)

2+1

-

空調總制冷量(kW)

200

-

氟泵熱管背板空調(kW)

-

120

數量(臺)

-

2

熱管空調總制冷量(kW)

-

200

機組投資費用(萬元)

3*5=15

2*4+1.2*24=37

安裝投資費用(萬元)

4

N

總投資費用

19

37

 

4、回收周期

項  目

 

投資成本比較

37-19=18萬

每年節電比較

10.21萬/年

回收周期(年)

18/10.21≈1.76年

五、熱管空調節能分析結論


1、背板空調的造價與機柜數量成正比,因此機架密度越高,單機架能耗越大,折合每個機架的投資越小,回收期越短。在單機柜功耗5KW以上的工況下,背板空調的投資回收期小于3年,但在單機柜功耗3KW以下的工況下,投資回收期在3年以上。


2、單機柜功耗在5KW以上的場景,一般出現在IDC機房和通信機房中核心網設備和IP網核心路由器等大功率機架上,因此背板空調可在IDC機房中進行推廣,通信機房中可用于大功率機架的輔助制冷,解決局部熱島問題。


3、在IDC機房采用背板空調,不但節能效果顯著,而且可以提高機房空間利用率和單機架利用率,即提高單機架業務收入,綜合效益可觀。

 

關鍵詞:機房節能空調,節能型機房空調,機房空調

 

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