数据机房节能解决方案

项目名称：数据机房空调系统能效优化技术方案（2011年12月）能效优化技术方案第2页共7页立思厦门总部︱地址：中国福建省厦门软件园二期望海路23号1层电话：[phone]传真：[phone]邮编：361008网站：数据中心机房环境特点机房中的环境设备在运行中散热量大而且集中，散湿量极小。即机房设备散热量的95%是显热，热量大，湿量小，湿度过低容易产生静电，对设备产生不利影响；计算机设备、网络设备24小时不间断运行，需要空调系统一年四季不间断运行；机房要保持正压，防止外界未处理空气侵蚀。一、二类机房室内环境参数：夏天，23±2℃，相对湿度50%；冬季，20±2℃，相对湿度50%。2数据中心机房降温措施传统数据中心机房降温措施中，主要有：带压缩机的压缩式空调，如机房专用空调、普通空调柜机，以压缩机制冷和热蒸发加湿的方式克服机房设备运行产生的高温干热，即使室外较低温度季节，机房空调仍不间断运行；配置中央空调系统，如水冷柜机、风冷柜机等。需配备水泵、冷却塔等空调辅助设备，增加了设备占地面积。3数据中心机房节能措施3.1威珐能效管理控制系统1）系统解决方案若数据中心机房采用水冷或风冷式中央空调，可在原有的中央空调基础上增设一套由厦门立思科技有限公司自主研发的威珐能效管理控制系统及其相应配套设备，对中央空调统进行计算机自动控制，实现智能运行、高效节能，高效管理：使冷冻、冷却水流量跟随系统负荷自动调节，提升系统COP；根据系统运行负荷和水温，实现设备群控，自动增减运行设备，实现机房少人甚至无人值守，提升运行效率；第3页共7页立思厦门总部︱地址：中国福建省厦门软件园二期望海路23号1层电话：[phone]传真：[phone]邮编：361008网站：冷冻水泵根据末端空调负荷，实时监测最不利环路，变流量调节，按需供应；根据运行工况实时电量最优解，根据湿球温度，主机冷凝温度实时调整，通过变流量调节，按需供应冷却水；通过增设冷却风机变风量智能控制箱，使冷却塔风机风量跟随室外气象参数和主机负荷自动调节设备启停；将制冷机房和现场空调箱工况有机结合起来，监测现场最不利环路点工况（压差和水阀开度），进而调节流量。2）威珐系节能原理威珐能效管理控制系统的核心是人工神经网络控制器及其控制软件，该系统是根据对人脑的宏观结构功能模拟与对人脑的控制、决策行为的逻辑推理而设计的一种控制器。它采用多层神经网络对中央空调能耗进行预测，并作为专家系统的一部分，求得几组数据作为初始教导模式，经现场实际训练后形成一套快速寻优的人工神经网络控制策略。控制系统为三层神经网络模式，识别对象为冷冻水进出水温、冷却水进出水温、冷冻水系统压差、末端空调工艺参数。它能在线实时学习，自动获取知识，并能不断地提高和完善其控制性能，是近年来发展起来的新型控制技术，尤其适合于中央空调这样复杂的、非线性的和时变性的控制。3）威珐系统结构简图4）威珐系统控制功能系统监控功能威珐能效管理控制系统主界面为暖通空调系统流程图，设备及管道根据客户实际情况布第4页共7页立思厦门总部︱地址：中国福建省厦门软件园二期望海路23号1层电话：[phone]传真：[phone]邮编：361008网站：置，采用三维制作，主界面显示暖通空调系统主要工艺参数，各项功能调用轻松、便捷。运行策略选择功能威珐能效管理控制系统提供了多种控制模式，在系统运行过程中，可根据实际情况选择其中的一种来对暖通空调制冷系统进行控制。包括：远程手控、远程自控、第三方控制模式、就地手动调频控制模式、就地旁路控制模式。系统参数设置功能威珐能效管理控制系统设有控制参数显示和设置界面，方便客户根据实际需求修改或进行调整。数据分析功能系统提供能耗曲线、主机效率曲线、电耗累计值、操作记录和故障记录等数据，以对整个暖通空调系统运行情况作全面分析和追溯。操作权限设置功能系统设有普通级、操作员级、管理员（或工程师）级，方便客户进行管理。故障报警功能设有暖通空调各参数和设备报警管理，报警方式为声、光报警及软件画面显示报警提示等。水泵备台自启功能当冷冻水泵和冷却水泵出现故障停机时，处于待命状态的备台水泵将自动启动运行，避免出现冷冻水或冷却水断流或流量不足。安全保护功能冷冻水系统设有低温、低压差、低流量保护；冷却水设有高温、低流量保护。确保主机运行安全、稳定，避免主机发生喘振、蒸发器冻管等故障。电源缺相保护、过电压保护、过电流保护、欠电压保护、输出短路保护、接地故障保护。水泵工、变频切换功能设置有一套互锁的工变频转换装置。当需做能耗比较测试或变频器因严重故障短时间内不能恢复或置换时，可方便快捷地切换为原工频状态运行。系统冗余管理功能威珐能效管理系统具备扩展功能，在软件和硬件系统中均提供了扩展接口，实现新设备并入能效管理系统。第5页共7页立思厦门总部︱地址：中国福建省厦门软件园二期望海路23号1层电话：[phone]传真：[phone]邮编：361008网站：无费制冷节能系统冬季、过渡季节能耗较高，天然冷源没有利用——在中国大部分城市，冬季及过渡季节，室外温度较低，远远低于国家规定的机房设计温度。冬季、过渡季节，目前仍然要开启空调主机，室外天然冷源没有利用，造成能源的较大浪费。通过相应的管网改造，可通过立思无费制冷控制技术（LIS-Free-Cooling）和设备，将室外大气中的冷量通过冷却塔传递给冷冻水系统，停止制冷主机运行，减少主机运行时数，满足机房温度要求的前提下，大幅度节能系统能耗，如右图所示：冷却塔是利用部分冷却水蒸发吸热来降低冷却水温的。冷却水理论上能降低到的极限温度为当时室外空气的湿球温度。随着过渡季及冬季的到来，室外气温逐渐下降，相对湿度降低，室外湿球温度也下降，从而冷却塔出口水温也随之降低。而此时机房内冷负荷也在不断的下降，空调末端所需冷量减少，通过流经冷却塔的循环冷却水间接向中央空调系统供冷，以达到节能的目的。对原有管路进行改造，可根据末端的参数，利用无费制冷能效管理控制系统对系统的冷冻水、冷却水流量进行变流量控制，在满足末端温度要求的情况下，最大限度地减少冷冻水、冷却水管网的阻力及冷冻/却水泵的转速和功率，从而降低冷冻水泵、冷却水泵的能耗。3.3新风智能控制系统对于小型数据中心机房，在过渡季节及冬季，由于室外焓值远低于机房内焓值，充分利用室外空气的自然调节能力，在室外气温较低的过渡季，可以采用全新风工况运行，利用机房室内外温差而形成热交换，依靠大量的空气流通，有效地将机房内的热量迅速向外散热，不仅提高过渡季室内的新鲜空气量，改善了室内空气品质，同时由于充分利用室外自然冷源，从而大幅度降低电能消耗和营运成本，延长空调使用寿命。在有满足机房温度要求的同时达到节能目的。第6页共7页立思厦门总部︱地址：中国福建省厦门软件园二期望海路23号1层电话：[phone]传真：[phone]邮编：361008网站：新风水帘降温加湿对于三类机房，对机房温度（温度要求为30℃，湿度不超90%）、空气洁净度没有非常严格要求，所以采用新风水帘系统进行降温及过滤，完全能满足三类机房的要求。原理：炎热的夏天突降一场大雨，空气立即变得清新凉爽，原因除了雨水温度较低使空气降温外，更重要的是雨水的大量蒸发吸收了空气中的热量，从而使空气降温，这就是水蒸发降温的原理，如下图所示：直接引入室外新风经湿帘降温加湿后进入机房内，出风经排风机或正压自然排出，完成换气后机房内得以降温。降温效果：降温效果决定于室外湿球温度，在南方夏季炎热时，降温会略超过30℃；空气品质：全新风，如欲保持洁净度，过滤器要经常更换，而且风机功率非常高。湿度：湿度太大，有时会达90%以上，可控出风湿度上限的新风水帘机则可使湿度低于90%。使用场合：可单独用于三类机房，也可与空调柜机同时使用一二类机房，此种结合非常适第7页共7页立思厦门总部︱地址：中国福建省厦门软件园二期望海路23号1层电话：[phone]传真：[phone]邮编：361008网站：合于新建机房，以大大降低初投资。4小结综合以上分析，各种节能措施各有利弊，各自适用不同的场合，根据机房的功能，当地的环境特点，具体分析，选择几种适合该机房条件的节能方法，并将这几种方法有机结合在一起，以达到最完美的节能效果。