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存量数据中心节能改造解决方案
发表时间:2021-05-06     阅读次数:    
随着计算机网络业务量的迅速增长、服务器数量的增加,机房的面积及规模也在不断扩大,数据中心的能耗成本也迅速增加,并有赶超硬件成本的趋势。据权威机构调查显示,我国每年用于服务器的电源和冷却的总开支超过了20亿美元。对于已经建成投产的数据中心,如何实现有效的节能改造,需要从多方面考虑,国霖有着多年的数据中心机房改造经验,针对老旧机房存在的诸多问题化繁从简,对机房改造的类型和问题进行分类,并对每一类问题提出了定制化且切实可行的解决方案,具体如下:

一:精密空调冷源节能降耗改造

老旧机房精密空调是能耗大户,机组COP低,无法实现精确控制,造成处于热备状态的空调制冷量高于机房实际需求,功耗持续不下,为解决这种问题,我公司根据机房不同的环境情况,用电情况,地理位置等提出了下面的解决方案:

方案一:自适应空调群控节能管控方案

自适应空调群控技术,将空调的运行数量与室内外温湿度相结合,通过一定的逻辑算法,实现精密空调自适应启停控制,在保证机房温湿度的前提下,全年节能率在20%的节能目标。

方案二:冷风型热管换热器冷却节能方案

采用热管换热方式,当室外干球温度低于室内温度5℃以上时,即可通过室外冷空气与室内热空气进行间接换热方式,实现热管内无动力相变循环,减少精密空调压缩机运行时间,达到节能降耗的目的。

方案三:新风过滤机组冷却节能方案

通过对室外冷空气进行过滤及加湿处理,当室外温度低于室内温度3℃以上时,即可通过室外冷空气为室内环境进行送排风换热,该方式即时在过渡季及夏季的夜间时均可使用,大幅度减少机房空调压缩机的使用运行时间,达到节能降耗的目的。

方案四: GFCII型自然冷却节能方案

某些老旧机房改为水冷空调系统,由于水冷系统需要增加水泵房,设置定压补水装置,软化水装置等,而老旧机房由于空间有限,无法提供额外的泵站,因此,可采用GFCII型自然冷却机组,将水泵置于设备内部,即解决了水泵房空间的问题,又大大减少了土建投资,实现了模块化配置,使得此类改造项目简单,方便,扩容只需对接相应管路接口即可。

二:精密空调室外机的节能改造

另外,针对采用风冷冷凝器的精密空调,某些项目在夏季室外温度较高时,一到夏季,当外界气温达到30℃时,而在室外平台中的空气温度将达到50℃以上,一旦大气气温上升至35℃,机房专用空调普遍出现高压警报而宕机,严重影响机房温度的稳定性。为解决上述问题,我公司主要采用如下两种方案

方案一:风冷冷凝器雾化喷淋方案

我公司在不改变冷凝器的散热面积及风量的前提下,通过增设自动喷淋降温装置,使得冷凝器的散热量由冷却空气和水两部分媒介来承担,相应降低了冷凝器向冷却空气的散热量。经试验测试,某机房专用空调室外冷凝压力在最炎热夏季从原先的23~24kgf/cm2降低至18~19 kgf/cm2,下降4-5 kgf/cm2。既冷凝温度从60℃降低至50℃达10度之多,根据上述概算公式,粗略推算出机组的节能效率约为20%。

方案二:风冷冷凝器改水冷冷凝器方案

通过增设管壳式换热器,并将风冷冷凝器改为水冷冷凝器的方式,由于水的比容比风大,水冷的制冷效果比风冷好,因此提高了冷凝器换热效率,可更好的降低冷凝器内工质温度,确保机组运行的安全稳定。

三:老旧机房的节能改造

老旧机房受到设计之初技术水平的限制,或气流组织设计不合理等原因造成机房整体温度分布不均匀,甚至严重的出现局部热点问题,为解决机房上述问题,我公司从解决气流组织分配角度出发,通过采用精确送风,智能化配风达到了很好的效果。

方案一:自适应智能化配风节能管控方案
传统空调上送风方式通过风口直接送到整个机房,先冷却环境,再通过环境冷却设备机柜,造成大量的能量浪费;机柜由于负载不同,即使环境温度均达标,也无法将机柜均匀降温,甚至出现热岛现象,影响机柜寿命;为解决上述问题,通过合理的风管设计,实现各管路内风阻平衡、风速均匀; 再设置下探式精确送风风口+EC风机并配备风机自适应控制模块,同时各主风管间设置电动调节阀,三者均纳入节能管控系统,群控系统根据机柜处设置的温度监测点的实时数据,结合复杂且完善的控制算法来控制风机出风风量,并控制调节阀来调配 整个系统的风量,使整个系统根据不同机柜不同的冷量需求来调配各出风口的风量,实现机柜热量的按需分配。从根本上解决机房温度分布不均,机柜局部热点的问题。

方案二:冷热通道智能化送排风节能装置

针对某些老旧机房风帽上送风或风管上送风系统,由于机房建筑问题如柱子遮挡或桥架布置,没法设置风管,或该机房内仅存在某一、两个区域的局部热点问题时,无需通过整体设置自适应智能化配风系统的方式解决局部热点问题。该方案根据机柜现场实际情况,冷通道采用主动送风装置,热通道采用主动排风装置,风机带有主从控制装置,通过一定的逻辑算法实现风机及翻转天窗等的自动控制,并考虑了紧急情况下的设备应急功能。

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方案三:下送风地板主动送风装置
针对采用下送风工况的机房,同样存在冷热量分配不均匀,机房局部热点问题,为了解决下送风系统的此类问题,我们通过在机柜上设置温度传感器另配主动送风地板方式,结合一定的逻辑算法实现了机房气流组织分配的合理性和节能性。

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四:室内末端空调改造方案

1.除了前述几种主要的节能改造方案外,对于一些特殊的机房,如机房无额外的设备布置空间,采用风管上送风存在困难,我公司采用吊顶式热管末端方式为机房送风,采用分布式冷却末端,风机室外能耗低(单位冷量风机能耗约为常规精密空调的20~25%(节能约80%)。
2.温、湿度独立控制
3.采用高温冷水机组,能效比
4.机房常规冷机高30%
5.分布式冷却末端根据机柜负
6.顶置式热管背板载按需供冷,避免局部热点

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