通信机房利用室外空气冷源节能-上海电信

通信机房利用室外空气冷源节能专题汇报中国电信上海分公司钟志鲲2010年9月14日目录1.机房空调及机房环境要求2.节能减排工作和新风节能的基础3.室外冷源利用的方式4.间接利用室外冷源方法介绍5.全新风系统的理论计算6.全新风系统的利用7.全新风系统的控制8.利用新风的效率评估及其他问题一、机房空调及机房环境要求1、机房空调的重要性：通信电源和机房空调是通信网络的关键基础设施，是通信网上一个完整和不可替代的独立专业。(IDC实际上就是卖可靠的电+可靠的空间环境+足够的带宽)机房空调系统应保证通信机房对温度、湿度、洁净度、气流速度等方面的要求，以利于通信设备正常运行。机房空调是在通信这个特殊领域运用，是空调技术的一个分支，属于工艺性空调。与舒适性空调形成鲜明的对比。大量的科学实验和现场运行经验表明，舒适性空调是不能替代工艺性空调的。2、机房专用空调的特点：序号比较内容机房专用空调舒适性空调1热密度（w/m2）300～1000或更大100～1502冷风比（kJ/m3）9.2～12.620左右3显热比（显冷量/总冷量，%）0.90～1.00.60～0.74焓差（kJ/kg）8.5～12.517.0～22.05能效比高于3.32.9左右6换气次数30次以上一般5～107控制精度±1℃，±3%RH±3℃8湿度控制有加湿和祛湿功能没有，只能祛湿9空气过滤达到0.5微米/升18,000(B级)一般性过滤10蒸发温度（℃）7～11℃3～5℃或更低11出风温度（℃）13～15℃6～8℃12迎风面积（m2）1.3～2.7较小13迎面风速（m/s）＜2.7较大14蒸发器排数2～4排4、6、8排15冷凝方式风冷、水冷、自由冷却、双冷源等风冷16保证工作的室外环境温度+42℃～-35℃+35℃～-5℃17对电源要求单相±15%、三相±20%单相±10%18连续运行时间（h）8760小时/年2000小时/年19全年运行可靠性基本全年365天制冷运行，可靠性高夏季制冷，冬季制热，间歇性运行，可靠性差20使用寿命≥8年3～5年21维护性故障少，维护量相对少故障一般较多22控制微电脑PID控制，控制精度高一般控制23停电自动复位功能大部分具有一般无24监控一般具备本机或远程监控无或非常简单一、机房空调系统及机房环境要求3、机房环境的要求：通信机房中主要是通信网络设备,依据设备的要求,各运营商对机房进行规范。一般要求如下:机房环境温湿度要求：AA级、A级机房温度为21～25℃，相对湿度40～70%；B级、C级机房温度为18～28℃，相对湿度40～70%，温度变化率小于5℃/h，且不结露。机房洁净度要求。机房内灰尘粒子应为非导电、非导磁及无腐蚀的粒子。灰尘粒子浓度应满足：（1）直径大于等于0.5μm的灰尘粒子浓度≤18000粒/升。（2）直径大于等于5μm的灰尘粒子浓度≤300粒/升。一、机房空调系统及机房环境要求3、机房环境的要求：机房与室外正压≥9.8Pa；对无外窗的机房，相对相临房间保持正压≥4.9Pa。正压也不宜过大，过大的压差可能会导致门窗无法开关。机房内温度梯度控制要求。温度梯度即温度场在机房内的分布情况。机房内结构、布局、发热量不均等因素的影响，肯定存在死角，会出现局部温度低，局部温度高的情况，机房温度梯度宜控制在3℃以内。归根结底，温度梯度的问题是气流速度均匀的问题气流速度均匀的问题。值得探讨的是：随着技术进步，电子设备对于环境要求趋于低。二、节能减排工作和新风节能的基础1、节能问题的提出：1987年9月16日--《蒙特利尔破坏臭氧层物质管制议定书》，该公约自1989年1月1日起生效。公约中对CFC-11、CFC-12、CFC-113、CFC-114、CFC-115等五项氟氯碳化物及三项哈龙的生产做了严格的管制规定。共26个会员国。1997年12月--《京都议定书》，全称《联合国气候变化框架公约的京都议定书》。到2009年2月，一共有183个国家通过了该条约（超过全球排放量的61%），美国没有签署该条约。2009年12月--哥本哈根世界气候大会，192个国家参加，确立的“共同但有区别的责任”原则。哥本哈根所达成的协议必须对发达国家设定具体的减排目标，要发达国家同意在1990年基础上减排25%－40％的整体目标。保证全球温度上升在2℃以内。向低碳经济体转变。由于涉及国家利益，气候大会未达到预期。二、节能减排工作和新风节能的基础2、中国的节能减排工作：“节能减排”出自我国“十一五”规划纲要，发改委会同有关部门制定的《节能减排综合性工作方案》，明确了2006-2010年中国实现节能减排的目标任务和总体要求。到2010年，中国万元国内生产总值能耗将由2005年的1.2吨标准煤下降到１吨标准煤以下，降低20％左右。2006年全国没有实现年初确定的节能减排的目标。2007年5个省未完成年度指标，3个省未达到累计总目标的20%。2008年化学需氧量、S02排放量分别比上年下降4.42%、5.95%，三年累计完成“十一五”减排任务的66.1%和89.5%。截止到2009年底，四年累计,全国单位GDP能耗下降了14.38%。节能减排算总帐，2010年将是决战之年。二、节能减排工作和新风节能的基础3、中国通信行业的节能减排工作：（4个不利）①通信行业是以电为原料，将强电加工成弱电信号进行出售。②通信行业相对其他工矿企业，万元GDP的能耗比例就小，在此基础上进行节能工作，难度比较大。③由于通信的高保障要求，设备冗余备份多，能效比较低；节能与安全之间存在很大的冲突。④近年来，由于IDC业务的快速发展，电信机房设备和空调用电需求急剧增加，特别是空调用电量急增，目前空调用电占总耗电的比例已经由过去的30%上升为40%左右。传统电信业务的收入电费支出比为60:1，而IDC业务的业务收入电费支出比仅为3:1到5:1。二、节能减排工作和新风节能的基础3、中国通信行业的节能减排工作：⑤2005年统计数据--中国电信全集团消耗电能52.49亿kwH，2008年，中电信全集团用电为69亿kwH，至2009年，已经超过70亿kwH。⑥经过大量测算，通信行业的万元GDP能耗在40～50Kg标准煤。“十一五”节能的目标完成后，应在30～40Kg标准煤的水平。二、节能减排工作和新风节能的基础4、通信行业的能耗分析：①电耗的构成，见右图：②对于通信机房节能，其根本在于通信设备本身，通信设备每减少1kW的功率，整个机房将减少2.74kW的总输入功率。虽然通信设备节能是一个方向，但改变目前现状还比较困难。机房空调，虽然制冷系数应在3.0～4.5之间，其耗电量理应为设备发热功耗的1/3～1/4，但由于风机等常行部件的恒定功耗不遵循制冷系数，祛湿和加湿需要大量功耗的原因，在很多机房里，空调的功耗都已经接近通信设备的功耗。因此将节能重点放在空调上，是一个正确的选择。二、节能减排工作和新风节能的基础5、国内外绿色数据中心能耗测量指标：国内①法律：《中华人民共和国节约能源法》《民用建筑节能条例》《公共机构节能条例》②标准：《公共建筑节能设计标准》（GB50189—2005）、《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ26—95）、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134—2001，J116—2001）③验收运行：《建筑节能工程施工质量验收规范》（GB50411—2007）、《空调通风系统运行管理规范》（GB500365—2005）、《北方采暖地区既有居住建筑供热计量及节能改造技术导则》、《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则》二、节能减排工作和新风节能的基础5、国内外绿色数据中心能耗测量指标：国外：①LEED（美国）评估体系主要从可持续建筑场址、水资源利用、建筑节能与大气、资源与材料、室内空气质量等方面对建筑进行综合考察，按分数高低分为白金、金、银、铜4个认证级别，以反映建筑的绿色水平。②BREEAM（英国）体系，是世界上第一个绿色建筑评估体系，涵盖了包括从建筑主体能源到场地生态价值的范围。③NABERS（澳大利亚）主要针对建筑能耗及温室气体排放进行评估。④CASBEE（日本）方法，从环境效率定义出发进行评价，通过措施降低环境负荷的效果。CASBEE采用5分评价制度。⑤BlueAngel（德国、北欧），覆盖了建筑行业的整个产业链，并致力于为建筑行业的未来发展指明方向。二、节能减排工作和新风节能的基础5、国内外绿色数据中心能耗测量指标：⑴.PUE和DCiE当前，测量数据中心的能耗指标主要有：电能使用效率PUE（PowerUsageEffectiveness）和数据中心基础架构效率DCiE（DataCenterInfrastructureEfficiency）。两种指标的具体计算方式：PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗，PUE基准是2，越接近1越好。DCiE=IT设备能耗/数据中心总设备能耗×100%，DCiE数值越大越好。PUE不是类似GDP，没有不行，但也不是万能的。⑵.IT设备的能效比IT设备主要是指服务器、存储等设备。IT设备能效比越高，意味着IT设备每消耗单位电能，所能处理、存储和交换的数据量越大。IT设备能效比=IT设备每秒的数据处理流量/IT设备的能耗。二、节能减排工作和新风节能的基础6、机房空调节能措施和新风节能的初始思想①①空调节能措施空调节能措施------在给定的条件下，空调的节能只能从如在给定的条件下，空调的节能只能从如下一些方面考虑，目前比较成熟的应用有：下一些方面考虑，目前比较成熟的应用有：提高空调机组效率（变频、冷冻油添加剂、室外机水喷淋等）利用便宜（或干脆不要钱的）冷源（乙二醇热交换、新风）改善气流（冷量）组织来避免浪费（变设定、精确送风）（节能的3大流派：上策为不用，中策为用便宜的，下策为技改）②理性认识新风节能：②理性认识新风节能：室外冷源取之不尽且不要钱（优点），室外冷源取之不尽且不要钱（优点），但工况变化无常（缺点）但工况变化无常（缺点）。技术人员必须扬长避短加以解决。。技术人员必须扬长避短加以解决。二、节能减排工作和新风节能的基础7、选择节能措施的一些基本原则节能是要大量资金投入的，因此必须慎重。①①节能措施的原理必须是有理论依据的。节能措施的原理必须是有理论依据的。没有依据不能成为措施。没有依据不能成为措施。②②节能的效果必须是可以稳定测量和比较的。节能的效果必须是可以稳定测量和比较的。避免偶然差异。避免偶然差异。③③节能率不能作为节能效果的唯一评判标准。节能率不能作为节能效果的唯一评判标准。浪费多才会节能多。浪费多才会节能多。④④节能措施不能与安全性相抵触。节能措施不能与安全性相抵触。网络安全永远是第一位的。网络安全永远是第一位的。⑤⑤节能措施要以保持原系统的完整性为原则。节能措施要以保持原系统的完整性为原则。实施应该是便捷的。实施应该是便捷的。⑥⑥节能应在新建时一并考虑，以减少后期改造。节能应在新建时一并考虑，以减少后期改造。改造会迁就现状。改造会迁就现状。⑦⑦节能应先从比重大、效果明显的项目开始。节能应先从比重大、效果明显的项目开始。解决主要问题。解决主要问题。⑧⑧节能没有一定之规，应该因地制宜。节能没有一定之规，应该因地制宜。不要照抄照搬。不要照抄照搬。三、室外冷源利用的方式1、气候特点新风作为冷源，是大自然赐予我们的，不需要人为干预。但由于我国地域辽阔，气候多样，在秋、冬、春季时间比较长的地方，尤为适用。城市昀高气温℃昀低气温℃城市昀高气温℃昀低气温℃北京41.5-27.4上海40.2-12.1哈尔滨39.2-38.1杭州40.8-12.7长春38.1-36.5南京43.0-14.0沈阳38.3-32.1宁波39.4-10.0呼和浩特36.9-32.8武汉44.5-18.0乌鲁木齐42.1-41.5重庆44.0-3.8石家庄42.9-19.8长沙40.3-10.3唐山40.1-23.0成都43.7-5.9西安42.9-20.6广州39.10.0济南40.9-19.7深圳38.70.2大连35.3