一、技術名稱:機房空調智能直冷優(yōu)化應用技術

二、技術所屬領域及適用范圍:通信行業(yè) 數據中心環(huán)境維持系統

三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀

據工信部的統計數據，2016年我國數據中心用電量約占全社會用電量的5%，即2600億kWh，其中約40%被機房制冷系統消耗，年消耗的電量約為1060億kWh，折合標準煤約3400萬t。目前，我國的數據中心機房制冷主要依靠傳統空調技術，不但耗電量巨大，而且電能使用效率(PUE)較高，因此具有較大的節(jié)能空間。機房智能直冷優(yōu)化應用技術可替代現有機房傳統空調制冷系統，有效降低空調運行耗電量，節(jié)能效果良好。目前應用該技術可實現節(jié)能量15萬tce/a，CO2減排約40萬t/a。

四、技術內容

1.技術原理

機房智能直冷優(yōu)化應用技術利用制冷劑自然相變循環(huán)原理，以溫差的形式產生壓差，驅動制冷劑工質的自然相變循環(huán)流動，實現室內外無動力熱量交換。同時，采用機房能效管理軟件及環(huán)境維持系統監(jiān)控軟件，實現按需供冷的自適應冷量調節(jié)及機柜級溫度場控制。采用該技術的智能冷卻終端，可顯著降低機房原有空調制冷系統運行時的耗電量，實現節(jié)能。

2.關鍵技術

(1)機房內外無動力熱量交換技術

安裝在機柜背部制冷終端內的液態(tài)制冷劑吸熱后蒸發(fā)為氣態(tài)，依靠重力作用，沿制冷劑導管自然流動至室外冷量分配單元，冷凝后變?yōu)橐簯B(tài)，又自然回流至智冷終端內，依此循環(huán)，源源不斷地將室內機柜產出的熱量排放至室外，實現機房室內外的無動力熱量交換。

(2)按需供冷的自適應冷量調節(jié)技術

每臺機柜內設備的發(fā)熱量不同，制冷終端內制冷劑蒸發(fā)量不同，從而使冷卻回流液帶回的制冷量不同，通過機房能效管理軟件，可自動調節(jié)智冷終端及室外冷源的制冷量，實現按需供冷。

(3)機柜級溫度場控制技術

傳統機房制冷是利用高密空調同時面向多個機柜組制冷，從而導致離空調通風口距離不同，制冷效果不同。本技術直接在每個機柜背部安裝智冷終端，獨立面向機柜熱源均勻制冷，解決機房溫度環(huán)境局部過熱的問題。

3.工藝流程

機房智能直冷優(yōu)化應用技術運行流程如圖1所示。機房內(圖右側)每個機 柜排出的熱風，使安裝在其背部的智能冷卻終端內的制冷劑工質受熱后發(fā)生相 變，由液態(tài)蒸發(fā)為氣態(tài)，依靠壓差沿制冷劑氣體管路將熱量帶到室外系統(圖左 側)的冷量分配單元，在冷量分配單元內與室外冷源進行熱交換;制冷劑工質受 冷后由氣態(tài)冷凝為液態(tài)，依靠自身重力沿制冷劑液體管路回流到智能冷卻終端 內，從而完成一個完整的熱力循環(huán)，機房內產生的熱量依此源源不斷傳遞到室外。 當室外濕球溫度低于14℃時，系統自動啟用冷卻塔，不啟用冷水機組壓縮機，充分利用自然冷源，達到節(jié)能的目的。

圖1 系統運行流程示意圖

五、主要技術指標

1.節(jié)能率≥30%;

2. PUE指數≤1.3。

六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀

該技術于2013年通過中國電子學會組織的技術成果鑒定。目前，已規(guī)模應用于電信運營商、政府、軍隊、高校、企事業(yè)單位等800多個數據中心，運行狀態(tài)良好，節(jié)能效果明顯。

七、典型應用案例

典型用戶：中國移動、中國聯通、中國電信、中石油、國家電網等。

典型案例1

案例名稱：中國電信股份有限公司南通分公司機房制冷改造項目

技術提供單位：中能深思(北京)節(jié)能技術有限公司

建設規(guī)模：安裝13臺智能冷卻終端，單機柜制冷能力為6kW/rack。主要技改內容：機房共布置134臺機柜，其中13臺安裝智能冷卻終端，獨立為服務器提供制冷服務。主要設備：13臺智能冷卻終端，1臺冷量分配單元，1套智能控制系統，1臺冷卻塔，1臺水冷冷水機組。技改投資額44萬元，建設期為1個月。年節(jié)能量為105 tce，碳減排量為227 tCO2，年節(jié)能經濟效益32萬元，投資回收期約為1.4年。

典型案例2

案例名稱：大慶石油管理局機房制冷改造項目

技術提供單位：中能深思(北京)節(jié)能技術有限公司

建設規(guī)模：安裝8臺智能冷卻空調，單機柜制冷能力為6kW/rack。主要技 改內容：機房布置有8架機柜，全部進行智能冷卻終端系統改造。主要設備：8臺智能冷卻終端，2臺冷量分配單元，1套智能控制系統，1臺風冷冷水機組。節(jié)能技改投資額31萬元，建設期為1個月。年節(jié)能量為36 tce，碳減排量為78tCO2，年節(jié)能經濟效益11萬元，投資回收期約2.8年。

八、推廣前景及節(jié)能減排潛力

目前，我國數據中心機房主要依靠傳統空調技術制冷，耗電量巨大，PUE指數較高。據統計，未來5年我國數據中心年用電量可達4000億kWh，其中約40%被機房制冷系統消耗。預計未來5年，該技術的推廣比例可達10%，總投資約為16.4億元，可實現年節(jié)能能力為154萬tce，年碳減排能力為334萬tCO2。