通信机房DC重构项目解决方案课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,单击此处编辑母版标题样式,南小刚,2017,年,8,月,通信机楼,DC,重构空调节能解决方案,南小刚通信机楼DC重构空调节能解决方案,2024/11/15,行业背景,-,常用机房制冷方式,目前行业内主要的几种机房制冷方式,传统风冷空调,上部平送风，地板下送风；冷通道封闭；,列间制冷；机架面板供冷；,机架顶部供冷；机架底部供冷；可移动空调,热管换热机组；热管空调；热管背板；多联机,热管空调,水冷,/,蒸发冷空调,100%,压缩机制冷技术,+,自然冷却技术,2,2023/10/7行业背景-常用机房制冷方式目前行业内,水冷式冷凝,+,冷却泵,+,冷却塔,风冷式冷凝,蒸发式冷凝,压缩机制冷循环,冷凝,压缩,蒸发,传统上对于空调的分类，,主要是在冷凝环节采用了,不同的技术，在压缩和,蒸发环节，差异不大,传统空调制冷技术原理,2024/11/15,3,水冷式冷凝+冷却泵+冷却塔风冷式冷凝蒸发式冷凝压缩机制冷循环,2024/11/15,4,（3）水盘中设浮球阀，自动补充冷却水量。,2023/10/74（3）水盘中设浮球阀，自动补充冷却水量。,风冷式空调冷凝原理以及相关数据,2024/11/15,5,风冷式空调冷凝原理以及相关数据2023/10/75,风冷型空调在室外高温环境下，,制冷量和,COP,均损失较大,制冷量从,33.75kw,下降到,24.09kw,，损失,28.6%;,耗电功率从,10.67kw,上升到,14.05kw,，增大,31.6%,；,SCOP,从,3.16,下降到,1.72,。,2024/11/15,6,风冷型空调在室外高温环境下，制冷量和COP均损失较大制冷,水冷式空调冷凝原理以及相关数据,2024/11/15,7,水冷式空调冷凝原理以及相关数据2023/10/77,蒸发式冷却工作原理图解,结构上将冷凝器和冷却塔,合二为一,，省略冷却水从冷凝器到冷却塔的传递阶段；充分利用水的蒸发潜热冷却工艺流体，水量消耗为水冷式冷凝器的,45,50%,。,2024/11/15,8,蒸发式冷却工作原理图解 结构上将冷凝器和,蒸发冷却式空调冷凝原理以及相关数据,2024/11/15,9,蒸发冷却式空调冷凝原理以及相关数据2023/10/79,冷凝方式,风冷式,水冷式,蒸发式,冷凝温度,45,40,38,单位冷量,风机风量,420-500m,3,/h,120-200m,3,/h,110-160m,3,/h,冷却水泵,能耗,-,视楼层而定，最少扬程需,20,米,3-5,米扬程即可,单位冷,量冷凝能耗,0.026KW,0.038KW,0.014KW,冷源系统,SCOP,2.5-3.5,3.5-4.6,4.2-5.1,蒸发式冷凝,对比节能,比传统风冷系统节约耗电,30%,以上，比传统水冷节能,%,以上，节水,%,左右，维护简单,注：冷凝温度每降低,1,，压缩机能耗降低,3%,2,、蒸发式冷却与风冷、水冷的技术比较,2024/11/15,10,冷凝方式风冷式水冷式蒸发式冷凝温度454038单位冷量,蒸发式冷却采用平面液膜换热技术,气态制冷剂,液态制冷剂,冷却循环水,冷却水流动特点：交错、复迭流动,2024/11/15,11,蒸发式冷却采用平面液膜换热技术气态制冷剂液态制冷剂冷却循环水,传统水冷系统,板管蒸发冷却式空调系统,系统集成,传统水冷系统板管蒸发冷却式空调系统系统集成,13,新形势下绿色数据中心的节能技术探索,绿色节能，在低碳潮流下，数据中心急需有所作为，制冷系统是数据中心的耗电大户，约占整个系统能耗的,30,45%,，制冷系统的节能受到了前所未有的关注。优化送风方式、冷热通道布局、冷热通道隔离、智能群控、利用室外自然冷源等方案已呈现出百花齐放的现象。还有数据中心采用了热回收装置产生热水，作为生活、洗澡、游冰池等用途，降低了整个系统的碳消耗。,动态化，在新型数据中心的建设和应用中，按需制冷或动态制冷也成为数据中心冷却方案中一项很重要的评价标准。所谓按需制冷指的是数据中心空调的冷量输出是伴随着,IT,热负荷的变化而变化，是一个动态的、可调节的输出。随数据中心发热密度的不断增大，数据中心空调除了提供稳定、可靠、绿色的冷却的同时，如何防止出现局部热点也成为冷却方案需要重点考虑的需求之一。,数据中心虚拟化的发展使得服务器等设备发热量会有更大波动，包括不同时间及不同空间的变化，动态制冷更能适应虚拟化需求。动态制冷技术有风量智能调节技术,(,温度控制或静压控制,),，变容量压缩机技术、智能控制系统等，动态智能冷却技术通过建置多个传感器来监控温度根据散热需求针对性地动态供应冷却气流,其风量大小可以根据需要随时调节，从而达到节能目的。,冷源的利用率的提升也是提高数据中心冷却效率的另外一个重要途径，并被业界所重视。在气流组织优化方面，从最初的大空间自然送风方式，逐渐升级到如地板送风、风道送风等一些粗放型的有组织送风方式，再到当前的机柜送风、或者封闭通道冷却方式运行，甚至有了更前沿的针对机柜、芯片、散热元件的定点冷却方式的应用。,13新形势下绿色数据中心的节能技术探索绿色节能，在低碳潮流,14,新形势下绿色数据中心的节能技术探索,高密度，经过大量的实验验证发现，当单个机柜,(,服务器,),的热负荷过高时，如果还是采用传统方式的机房专用空调来解决，就会造成以下问题,:l),机房环境温度控制得不理想，会有局部,热点,存在,;2),由于设备需要通过大量的循环风来带走如此多的热量，采用传统的机房空调系统会占用大量的机房空间。上送风机组需要采用风管的载面积尺寸非常巨大，下送风机组的架空地板的高度需要提高很多，会造成很多己经运行的机房将无法继续使用。因此，机房空调制冷系统也必须做出相应的改进。高热密度制冷系统在解决机房内局部过热方面，成为机房制冷系统的重要组成部份。目前，应用较成熟技术有封闭冷热通道、列间制冷、而背板冷却、芯片冷却等新技术不断地被采用，在部分高热流密度应用中，放弃了传统的对流散热方式而采用导热散热方式如微通道冷却技术、冷板散热技术的应用等。,综合看来，与,Free_CooIing,自然冷源应用、精确送风、定点冷却这些元素相关的应用成为当前数据中心冷却技术的热点及发展方向。,数据中心空调系统设计的可用性、绿色节能、动态冷却、高密度致冷是未来的发展趋势。可用性一般为,A,级或,B,级，需要空调系统有冗余设计，出现故障要有应急方案。,智能精密配电系统、分布式电源系统、电池智能系统、高压油机发电系统等高可靠性、高适应性、高效能的设施采用也提高了数据中心的能效系数,利用自然冷源的水冷发电机组、蒸发水冷发电机组（新疆）、间接蒸发水冷风墙系统（张北）、利用湖水（阿里）和江水（东江）的较低水温致冷更是大大地起到了节能效果。,微模块（华为等）、背板热管空调（多家）、微通道背板热管空调（盾安）、液态冷板（移动）已被大量认可并采用。,14新形势下绿色数据中心的节能技术探索高密度，经过大量的实,15,运营商通信机房基础设施现状及节能需求,十二五期间电信联通,加大光网络改造的推进力度，并逐步加快部署,TDM,交换机、,ADSL,接入设备退网工作,，现光进铜退和交换机退网基本完成,。传统,TDM,交换机退网后将导致大量机房资源闲置。如何充分、合理、有效利用闲置机房资源，盘活国有资产，是摆在我们面前的一个全新的课题。,长期以来，通信机房采用精密空调的方式来进行制冷，随着数据设备的比例大量增加，存在局部热点问题难以解决，同时传统的方式致冷效率不高，很多空调使用了多年也急更新改造，近年来，机房专用精密空调竞争激烈，价格只有原来的一半，质量得不到保证，能效系数出厂,3.0,，使用合同能源更新也需要,6,年以上。,现云计算、大数据、物联网需要大量的,IDC,机架，而新建数据中心机房建设投资大，时间长，为充分占有市场，更快更好更省地改造退网机房（机楼）的基础设施（配电和空调）是当务之急，应尽可能采用投资,+,合同能源管理等创新模式来解决投资不足和效能不高等难题。,为解决这一难题，我们应引进,全生命周期拥有成本,（,TCO,）这一概念。,TCO,全生命周期拥有成本,=Capex,初投资,+Opex,运维成本,。首先确定,TCO,最优原则，投资回报周期控制在,3,年内为,最,优，超过,5,年的回收期会给用户后期的使用带来技术和成本两方面的风险。初投资两方案比较的差值除以运维成本两方案的差值，即为节能方案的静态投资回报期,(,年,),，一般小于等于,3,年，,为最优方案，,3,5,年,则为可选方案，如果大于,5,年，,而且没有其它附加价值时，,则不,宜,选取。,15运营商通信机房基础设施现状及节能需求十二五期间电信联通加,机房制冷技术的发展趋势,技术方向,代表技术,达到目的,压缩机技术革新,螺杆机、离心机、磁悬浮,提高压缩机能效,利用自然冷源,新风、液体换热、相变换热,减少压缩机工作时间，减少压缩机冷启动，节约耗电,提升冷凝效率,蒸发式冷却,降低蒸发侧功耗和压缩机功耗,优化蒸发态势,热管技术、等温蒸发,获得合理蒸发温度，提高显冷比,贴近热源制冷,精确送风、顶部制冷、行间空调、背板空调,解决发热不均，远距离送冷功耗大，高温回风,机房制冷技术的发展趋势技术方向 代表技术达到目的压缩机技术革,机房制冷技术的发展趋势,完全压缩机制冷,部分压缩机制冷,+,部分自然冷源,完全自然冷却,风冷空调,水冷空调,蒸发冷空调,背板热管空调,+,机房制冷技术的发展趋势完全压缩机制冷部分压缩机制冷+部分自然,机房制冷技术的发展趋势,将制冷单元安装到单元内，避免了送风距离所需的能源消耗、二次热能及冷量分配不均的问题。,单元制冷,直接对发热点供冷，消除局部高温，供冷量及利用效率大幅提高。,区域制冷,空间制冷,传统风冷空调,背板空调,冷通道封闭,定点送风,机房制冷技术的发展趋势将制冷单元安装到单元内，避免了送风距离,4,、解决方案实例介绍：,方案,1,：板管蒸发冷却自然冷源冷水机组,+,精确送风机柜；,方案,2,：板管蒸发冷却自然冷源冷水机组,+,背板热管机柜；,方案,3,：板管蒸发冷却自然冷源冷水机组,+,行级空调。,4、解决方案实例介绍：方案1：板管蒸发冷却自然冷源冷水机组+,蒸发式冷凝 高温冷源,自然冷却,精确送冷，密闭循环,集成控制系统,特点,：,回风静压箱,送风静压箱,板管蒸发式冷凝自然冷源冷水机组,高温末端,机柜,回风,送风,服务器,解决方案,1,：板管蒸发冷却自然冷源冷水机组,=,（蒸发冷却技术,+,自然冷源,+,热管技术,+,高温冷源）,+,送风柜,蒸发式冷凝 高温冷源 自然冷却 特点：,方案,2,：板管蒸发冷却自然冷源冷水机组,+,背板热管,热管背板,冷冻水供回水,20,1,5,21,方案2：板管蒸发冷却自然冷源冷水机组+背板热管热管背板冷冻水,泵制冷系统原理,解决方案,2,：板管蒸发冷却冷水机组,+,热管背板空调,泵制冷系统原理 解决方案2：板管蒸发冷却冷水机组+热管,方案,3,：大温差板管蒸发冷却自然冷源冷水机组,+,行级空调,冷冻水供回水,行级空调,20,15,23,方案3：大温差板管蒸发冷却自然冷源冷水机组+行级空调冷冻水供,在数据机房室外侧采用自然冷源的,蒸发式冷却水冷空调机组,，与使用风冷、水冷式空调机组相比，将从以下五个方面获得优势：,制冷运行效率更高,装机容量更小,配电功率更小,运行可靠性更高,运行能耗费用更低,利用自然冷源的时间最长,在数据机房室内侧采用,热管背板空调末端,，与风冷式风柜、冷热通道封闭相比，将从以下五个方面获得优势：,用更小的耗电获得制冷效果，耗电功率是风柜送风方式的,1/8,在设备最高温处带走