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《國家信息化領域節能技術應用指南與案例(2022年版)》之數據中心節能提效技術(高效冷卻技術產品)

2023-03-16 15:50:52來源:工信部 閱讀量:19087

導讀:數據中心相變浸沒及冷板液冷技術,適用于數據中心冷卻系統新建及改造,可充分利用冷媒相變換熱優勢,實現對所有發熱元器件的高效散熱。
  數據中心電能消耗主要由信息設備、制冷系統、供配電系統、輔助系統等幾部分產生。液冷、自然冷源等制冷節能技術,分布式供電、模塊化機房及虛擬化、云化IT資源、高溫型IT設備等高效系統和設備,高壓直流供電、集成式電力模塊等技術,智能化能源管控系統等是數據中心節能技術發展方向。
 
  高效冷卻技術產品
 
  (一)數據中心相變浸沒及冷板液冷技術,冷板液冷技術中冷媒不與電子器件直接接觸,通過高熱傳導性冷板將被冷卻對象熱量傳遞到冷媒中完成冷卻循環,相變浸沒液冷技術中冷媒與電子器件直接接觸,冷媒吸熱并沸騰后完成冷卻循環。該技術適用于數據中心冷卻系統新建及改造。技術提供單位為曙光數據基礎設施創新技術(北京)股份有限公司。在山東省某液冷機房建設工程項目中,建設液冷機房,經測算電能利用比值為1.07,節能量為1712萬千瓦時/年。
 
  (二)液冷溫控系統,將服務器內部高發熱部件與低發熱部件的散熱通道區分,針對高發熱部件采用液體冷卻,以冷卻水為冷源與進出服務器冷卻液直接換熱,針對低發熱部件采用空氣冷卻,實現雙通道精準冷卻。該技術適用于數據中心冷卻系統新建及改造。技術提供單位為廣東申菱環境系統股份有限公司。在某運營商某基地液冷試驗局項目中,部署2套45千瓦液冷溫控系統,電能利用比值為1.13,節能量為22萬千瓦時/年。
 
  (三)浸沒式液冷用零臭氧消耗潛能值(ODP)、低全球變暖潛能值(GWP)氟化冷卻液,將服務器或芯片等發熱器件設備全部或部分浸沒在單相或相變氟化冷卻液中,依靠冷卻液顯熱變化或潛熱變化傳遞熱量,替代傳統風冷散熱技術,解決發熱器件散熱問題。該技術適用于數據中心冷卻系統新建及改造。技術提供單位為浙江諾亞氟化工有限公司。在某供電公司液冷機房項目中,將原有冷卻方式由傳統風冷升級改造為采用浸沒液冷技術設備,電能利用比值為1.10,節能量為5萬千瓦時/年。
 
  (四)單相全浸沒式液冷技術,采用冷卻液直接接觸換熱器進行冷卻的方式,省掉了水冷和風冷系統中兩次空氣與水交換的過程,同時省掉壓縮機等制冷系統核心部件,換熱效率高。該技術適用于數據中心冷卻系統新建及改造。技術提供單位為阿里云計算有限公司。在河北省某云數據中心項目中,部署約2200臺應用液冷技術的服務器,電能利用比值約1.10,節能量為630萬千瓦時/年。
 
  (五)數據中心芯片級熱管液冷技術,通過小型化相變熱管直接與服務器中央處理器接觸散熱,再耦合液冷形式將其排出機房,僅靠噴淋自然冷卻就能將回水溫度降溫到供水溫度,可全年壓縮機停用,實現節能。該技術適用于數據中心冷卻系統新建及改造。技術提供單位為中國航天空氣動力技術研究院。在某運營商某云計算中心改造項目中,部署熱管散熱系統代替原有的水冷系統,電能利用比值達到1.05,節能量為5萬千瓦時/年。
 
  (六)數據中心間接蒸發冷卻冷水技術,通過間接蒸發冷卻和直接蒸發冷卻兩個功能段,以水作為冷卻介質,通過間接蒸發冷卻器和直接蒸發冷卻器的兩次換熱,充分利用外界環境溫度自然冷卻,為數據中心冷卻系統提供冷水。該技術適用于數據中心冷卻系統新建及改造。技術提供單位為新疆華奕新能源科技有限公司。在北京市某數據中心項目中,應用間接蒸發冷卻冷水系統替代原有冷卻塔運行,電能利用比值由1.45降低至1.29,節能量453萬千瓦時/年。
 
  (七)板管蒸發冷卻技術,采用自主研發的板管蒸發式冷凝器取代傳統的盤管型蒸發式冷凝器,改善流體流動狀態,將冷凝器和冷卻塔合二為一,充分利用水的蒸發潛熱冷卻工藝流體。該技術適用于數據中心冷卻系統新建及改造。技術提供單位為廣州市華德工業有限公司。在某科技園機房樓建設項目中,采用板管蒸發冷卻式自然冷源數據中心節能技術進行建設,服務于362個冷通道封閉形式的機架,年制冷節能率約為30%,節能量為15萬千瓦時/年。
 
  (八)間接蒸發冷卻制冷機組,不需配置冷凍水系統,針對冬季環境溫度0℃以下地區設計空氣——空氣換熱技術,冬季運行不需冷卻水,解決冬季防凍問題,充分發揮自然冷潛力,降低數據中心能耗。該技術適用于數據中心冷卻系統新建及改造。技術提供單位為廣州市華德工業有限公司。在某數據產業園建設項目中,部署間接蒸發制冷機組2臺,總制冷量440千瓦,整體電能利用比值約1.19,節能量16萬千瓦時/年。
 
  (九)間接蒸發冷卻機組,通過蒸發冷技術、間接換熱技術、全變頻技術、智能控制模式切換技術,利用蒸發冷卻降低溫度的原理,提高自然冷卻利用時間,提高機房電能使用效率。該技術適用于數據中心冷卻系統新建及改造。技術提供單位為廣東申菱環境系統股份有限公司。在寧夏某數據中心項目中,部署間接蒸發冷卻機組7臺,節能量為1787萬千瓦時/年。
 
  (十)間接蒸發冷卻技術,在空——空間接式換熱技術基礎上集成蒸發冷卻系統,根據外界工況以及機房實際負載自動調節運行狀態,在室外濕球溫度≤19℃時無需啟動壓縮機,利用自然冷源來給機房降溫。該技術適用于數據中心整體或冷卻系統新建及改造。技術提供單位為華為技術有限公司。在某大數據中心項目中,采用間接蒸發冷卻溫控方案、1.2兆伏安供配電融合解決方案以及新一代智能云監控管理系統,電能利用比值為1.25,節能量為210萬千瓦時/年。
 
  (十一)全變頻氟泵精密空調,采用壓縮機及制冷劑泵串聯結構,可根據使用環境及安裝方式,通過人工智能算法自動計算負載大小,自動切換4種模式并控制空調系統投入運行數量,使空調始終運行在最佳能效點。該技術適用于數據中心冷卻系統或整體新建及改造。技術提供單位為深圳科士達科技股份有限公司。在某電力項目中,安裝全變頻智慧氟泵空調100千瓦7套,80千瓦3套,50千瓦2套,全年能效比約12.83,節能量為92萬千瓦時/年。
 
  (十二)氟泵多聯式自然冷卻系統,采用一次循環,室內末端與散熱冷源直接連接,無中間換熱環節,降低室外溫度要求,實現超長自然冷卻時間,采用氟泵及小壓比氣泵,利用逆卡諾循環,建立全冷媒過程,實現熱管高效換熱。該技術適用于數據中心冷卻系統新建及改造。技術提供單位為廣東申菱環境系統股份有限公司。在廣東省某大數據中心項目中,部署81臺自然冷卻雙循環精密空調、電力電池間用房間級空調以及核心機房用行級空調,冷卻負載因子(CLF)為0.15,節能量為1138萬千瓦時/年。
 
  (十三)變頻離心式冷水機組,利用三元流葉輪、補氣增焓技術和節能器,根據數據中心的高溫工況進行優化設計,結合數字變頻技術,依據數據中心工況自動控制壓縮機轉速,使壓縮機能效顯著提高。該技術適用于數據中心冷卻系統或整體新建及改造。技術提供單位為頓漢布什(中國)工業有限公司。在浙江省某云計算數據中心項目中,部署變頻離心式冷水機組設備5臺,相比普通離心機組節能量為420萬千瓦時/年。
 
  (十四)空調背板墻,安裝在機柜背后,背板內部的環保工質將設備散發的熱量吸收后發生相變,在熱力作用下向上沿管道流入熱管冷凝器散熱后冷卻成液態,再通過重力作用回流至背板換熱器,完成換熱循環。該技術適用于數據中心冷卻系統或整體新建及改造。技術提供單位為北京國電恒嘉科技產業集團有限公司。在廣東省某數據中心機房改造項目中,為機柜部署空調背板墻系統以及智能控制系統,改造后電能利用比值為1.3,節能量為260萬千瓦時/年。
 
  (十五)雙系統互備熱管背板空調末端技術,采用“自然冷源”或“自然冷源+強制制冷”方式,通過小溫差驅動熱管系統內部循環工質形成自適應動態相變循環,實現室內外無動力、自適應冷量傳輸。該技術適用于數據中心冷卻系統新建及改造。技術提供單位為四川斯普信信息技術有限公司。在某數據中心熱管背板示范機房項目中,運用自然風冷水冷型熱管背板末端空調14臺,電能利用比值為1.32,節能量為39萬千瓦時/年。
 
  (十六)整體優化流場的通風冷卻系統,通過應用葉輪流場優化、電機效率提升、智能調整轉速等技術,實現整體優化流場,同時電機速度可控。該技術適用于數據中心冷卻系統新建及改造。技術提供單位為威??巳R特菲爾風機股份有限公司。在北京市某數據中心項目中,利用高效冷卻通風機替代原有傳統通風機,比原有通風機節能30%,節能量為14萬千瓦時/年。
 
  (十七)直接蒸發式預冷卻加(除)濕技術,將環境干熱空氣經過富含水分子的濕膜,通過等焓、加濕、降溫過程,實現環境空氣全熱交換,根據用途可分為室內型濕膜加(除)濕機和室外型風冷空調室外機濕膜潛熱冷卻節能裝置。該技術適用于數據中心冷卻系統新建及改造。技術提供單位為四川斯普信信息技術有限公司。在浙江省某公司機房改造項目中,采用66臺濕膜加(除)濕機來控制機房內的環境濕度,節能量為259萬千瓦時/年。
 
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  原標題:《國家信息化領域節能技術應用指南與案例(2022年版)》之一:數據中心節能提效技術(高效冷卻技術產品)
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