記者公欣 數(shù)據(jù)中心機房存在局部熱點？降溫設(shè)備能耗過大？在室溫恒定在21℃、陣陣涼風循環(huán)吹送的中國電信集團河北廊坊分公司IDC機房內(nèi)，上述數(shù)據(jù)中心機房普遍存在的兩大難題顯然已被一一化解。而這背后最大的“功臣”，便是雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)節(jié)能技術(shù)。
“經(jīng)過節(jié)能改造，該機房安裝的雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)有效運行后，機房的PUE值（數(shù)據(jù)中心能源效率評價指數(shù)）從2016年的2.08降至2020年的1.47，平均每年節(jié)省電量193萬度，節(jié)約電費112萬元?！弊鳛殡p泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)節(jié)能技術(shù)的研發(fā)公司，北京中普瑞訊信息技術(shù)有限公司總經(jīng)理黃黎明談及該技術(shù)的應(yīng)用推廣價值，顯得格外自信。黃黎明告訴中國經(jīng)濟導報記者，“不止是廊坊項目，整體來說，目前全國應(yīng)用雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)技術(shù)的眾多項目都取得了不錯的技術(shù)效益和經(jīng)濟效益。雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)安裝在機柜背面，能有效解決機房局部熱點問題。安裝這種空調(diào)后，機房耗電量能夠降低30%~50%。數(shù)據(jù)中心PUE也能從原來的2.0~3.0降低至1.3~1.4之間?！?
這一切，在7月31日由國家節(jié)能中心組織召開的雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)節(jié)能技術(shù)評審會上，得到了一一印證。通過對中國電信集團河北廊坊分公司數(shù)據(jù)中心機柜空調(diào)改造項目進行現(xiàn)場調(diào)研，結(jié)合此前赴內(nèi)蒙調(diào)研專家匯報的項目調(diào)研情況，評審專家們深入了解了項目實際運行情況，以及主要技術(shù)指標和節(jié)能效果等，最終肯定了該項技術(shù)在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域所具有的推廣應(yīng)用潛力。
應(yīng)時而生
今年全國兩會，備受關(guān)注的新基建首次寫入《政府工作報告》。目前，諸多新基建項目正在全國各地如火如荼開展著，數(shù)據(jù)中心新建和擴容步伐都在加快，其高能耗的特點亦亟待進一步優(yōu)化。
事實上，目前中國數(shù)據(jù)中心的能耗顯著高于世界的平均水平。我國數(shù)據(jù)中心發(fā)展迅猛，總量已超過40萬個，年耗電量超過全社會用電量的1.5%，其中大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE仍普遍大于2.2，與國際先進水平相比有較大差距，節(jié)能潛力巨大。
據(jù)了解，數(shù)據(jù)中心機房能耗主要來源于IT設(shè)備（約占45%）和空調(diào)系統(tǒng)（約占40%）等，且能耗強度很高。隨著IT技術(shù)發(fā)展服務(wù)器能耗會越來越高，降低空調(diào)能耗，提高制冷效率是數(shù)據(jù)中心重中之重。據(jù)統(tǒng)計，數(shù)據(jù)中心空調(diào)耗電一般是同等規(guī)模常規(guī)辦公大樓的數(shù)十倍以上。
數(shù)據(jù)顯示，早在2016年，我國數(shù)據(jù)中心的耗電量就已超過三峽大壩的年發(fā)電量，而到2017年，數(shù)據(jù)中心總耗電量超過三峽大壩和葛洲壩電廠發(fā)電量之和。華北電力大學2018年發(fā)布的《點亮綠色云端：中國數(shù)據(jù)中心能耗與可再生能源使用潛力研究》報告顯示，2018年我國數(shù)據(jù)中心總用電量約160TWh，比上海市2018年全社會用電量還多。
“盡管過去幾十年中IT技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)生了翻天覆地的變化，但數(shù)據(jù)中心冷卻基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計變化卻不大?！痹u審會上，來自北京中普瑞訊信息技術(shù)有限公司的技術(shù)專家介紹，傳統(tǒng)的機房制冷系統(tǒng)設(shè)計理念是房間空氣調(diào)節(jié)和受制于節(jié)能器件制約，這可能會導致無法獲得既定的冷卻和能效性能。當前，機房制冷問題已經(jīng)成為影響IT設(shè)備正常運行和機房運行能耗成本較高的重要原因之一。
雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)技術(shù)可謂應(yīng)運而生。據(jù)介紹，雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)節(jié)能技術(shù)是氣、液泵熱管換熱系統(tǒng)與蒸氣壓縮式制冷技術(shù)有機融合，兼具熱管自然冷卻、空調(diào)機械制冷和熱管混合制冷交替運行三種模式的一項技術(shù)，制冷蒸發(fā)器可為精確制冷的背板形式，或為冷熱分離列間形式以及傳統(tǒng)的V型精密空調(diào)。其適用場景廣闊，包括IDC機房、通信樞紐、云基地等機房應(yīng)用；超過4KW/RACK功率機架的機房等。
“制冷蒸發(fā)器為背板、列間、V字形等多種型式，可以實現(xiàn)精確制冷，高能效。當室內(nèi)溫度一定時，三種循環(huán)模式的制冷量、EER（制冷性能系數(shù)）隨著室外環(huán)境溫度的降低呈近似線性增長；隨著室外環(huán)境溫度的變化，可通過調(diào)節(jié)壓縮機或氣泵或液泵的頻率，滿足室內(nèi)負荷要求并提高能效?！痹u審會上，來自北京中普瑞訊信息技術(shù)有限公司的技術(shù)專家解釋，該項技術(shù)有三大創(chuàng)新點，一是國內(nèi)首創(chuàng)液泵+氣泵+EC風機的動力模式設(shè)計，充分利用熱管高效；二是將氟泵集成在室內(nèi)機或室外機組內(nèi)，熱管安裝不受物理環(huán)境限制，冷媒流速高，效率高，傳輸距離遠；三是應(yīng)用背板，列間末端形式更加貼近熱源，制冷效率高。
順勢而為
“以前的機房，一進去溫度冷熱不均不說，空調(diào)還占地面積大，浪費很多寶貴的空間?！痹跍囟惹鍥鲆巳说闹袊娦偶瘓F河北廊坊分公司IDC機房內(nèi)，黃黎明對中國經(jīng)濟導報記者說道。一排排經(jīng)過改造安裝了雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)的數(shù)據(jù)設(shè)備整齊劃一，機器間隔有序地矗立著，一陣陣清涼的循環(huán)風在設(shè)備上方吹拂著。“雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)系統(tǒng)原理是這樣的，冷空氣被吸入機柜對設(shè)備降溫，熱空氣與冷卻盤管進行熱交流，將熱量傳遞給換熱器內(nèi)的制冷劑，溫度下降后的冷空氣從背板吹出，完成空氣循環(huán)?！?
據(jù)介紹，由于雙泵混驅(qū)復合型熱管背板空調(diào)體積小緊貼機柜安裝，還節(jié)約了數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的空間，單位面積上可以放置更多的設(shè)備?！皺C房改造為背板空調(diào)后拆除原精密空調(diào)共計16臺，可節(jié)約空間約37平方米。”中國電信集團河北廊坊分公司相關(guān)技術(shù)人員告訴中國經(jīng)濟導報記者。
事實上，雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)帶來的好處不止于此。據(jù)介紹，一方面，雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)貼近熱源，實現(xiàn)精確制冷、按需制冷。實現(xiàn)了冷源集中供服務(wù)器使用，先冷設(shè)備、后冷環(huán)境，充分利用自然冷源，降低能耗；另一方面，各類設(shè)備發(fā)熱量各不相同，造成機柜內(nèi)部和周圍環(huán)境熱量分布不均，雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)安裝在每個機柜背面，能自動調(diào)節(jié)冷量能有效解決局部過熱問題。同時，這項技術(shù)很好解決IDC機房的平面規(guī)劃受到傳統(tǒng)精密空調(diào)冷量、風量的限制，以及送風距離的限制，無法滿足高密度機柜散熱需求，隨著雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)應(yīng)用，從而實現(xiàn)從房間級制冷向機柜級制冷改變，提升機柜服務(wù)器裝機密度，減低能耗，生產(chǎn)效益和經(jīng)濟效益都有很大提高，為滿足5G應(yīng)用提供很好基礎(chǔ)支持。
當然，廊坊項目的成功運行也并非個例。2015年1月投入運行的唐山電信數(shù)據(jù)中心機房空調(diào)新建項目持續(xù)正常運行至今，通過多年的運行，充分證明了系統(tǒng)的可靠性和節(jié)能性，在節(jié)能的同時解決機房局部熱點問題；2016年3月投入運行的石家莊電信數(shù)據(jù)中心機房空調(diào)新建項目持續(xù)正常運行至今，機房年平均PUE值為1.42，平均每年節(jié)約69.2萬度的電量，減少85.2噸碳排放；2019年3月投入使用的內(nèi)蒙古電信金橋省級樞紐樓信息化機房進行雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)改造項目，到2020年3月年平均PUE為1.36左右，在局部熱點問題得到徹底解決的同時，節(jié)約大量的電能，為公司節(jié)約了成本……據(jù)介紹，目前已有約27個數(shù)據(jù)中心項目應(yīng)用雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)。
“但凡有條件，我們都會在電信集團相關(guān)數(shù)據(jù)中心積極推廣這一技術(shù)?！痹u審會上，來自中國電信節(jié)能減排處的相關(guān)專家告訴中國經(jīng)濟導報記者，今年，中國電信集團將針對IDC業(yè)務(wù)萬元收入能耗偏高的情況，繼續(xù)推進機架利用率提升工作，擴大基于人工智能的服務(wù)器節(jié)能技術(shù)試點規(guī)模，并積極推廣氟泵空調(diào)、服務(wù)器液冷等新的制冷技術(shù)。
前景廣闊
“節(jié)能效果確實是顯而易見的”“雙泵技術(shù)本身就是一種創(chuàng)新”“匯報數(shù)據(jù)還是有些寬泛，應(yīng)該更具體一點”“是不是還需要在安全性和穩(wěn)定性上有更多的考量和優(yōu)化”“跟其他類似技術(shù)相比的核心優(yōu)勢還應(yīng)該講得更透徹一點”……評審會上，來自中國科學院理化技術(shù)研究所、清華大學、北京工業(yè)大學、中國建筑科學研究院有限公司、中國建筑設(shè)計研究院有限公司智能工程中心、中國建筑標準設(shè)計研究院有限公司數(shù)據(jù)中心和中國移動通信集團設(shè)計院有限公司等單位的專家組成專家組，你一言我一語地對技術(shù)運行的效果以及可能出現(xiàn)的問題進行評估和建議。
一場小小的評審會，其用心程度卻可見一斑。不僅會上的專家組專家不“走過場”，在技術(shù)應(yīng)用和實用效果的諸多細節(jié)處“摳”得極為認真，北京中普瑞訊信息技術(shù)有限公司提供的申報材料也是詳細全面，從第三方認證材料到用戶評估，所有細節(jié)都毫不含糊。中國經(jīng)濟導報記者還了解到，在本次評審會之前，為切實做好評審論證工作，國家節(jié)能中心已組織專家赴內(nèi)蒙古呼和浩特市對中國電信集團內(nèi)蒙古分公司數(shù)據(jù)中心機柜空調(diào)新建和改造項目進行了調(diào)研。在評審會現(xiàn)場，專家組聽取了中國電信內(nèi)蒙古分公司（新建和改造項目）和廊坊分公司（改造項目）雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)使用情況匯報后普遍認為，改造項目解決了之前的機房局部熱點問題，三個項目均有明顯的節(jié)能效果。
經(jīng)過一上午熱烈的探討，從技術(shù)論證，到現(xiàn)場項目實測，節(jié)能優(yōu)勢明顯的雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)節(jié)能技術(shù)在近乎苛刻又認真的專家們眼里，似乎并無太多需要進行否定的因素和理由。最終，結(jié)合書面資料、現(xiàn)場調(diào)研和內(nèi)蒙古項目情況，專家組從技術(shù)特點、節(jié)能效果、實際應(yīng)用情況等方面，對雙泵混驅(qū)復合型熱管空調(diào)節(jié)能技術(shù)進行了系統(tǒng)客觀評價，肯定了該技術(shù)采用氣泵、液泵組合作為動力的優(yōu)點、技術(shù)應(yīng)用效果良好、節(jié)能降耗效果明顯，具有良好的經(jīng)濟性，在數(shù)據(jù)中心空調(diào)領(lǐng)域具有較大的推廣應(yīng)用潛力，并對技術(shù)優(yōu)化和下一步推廣應(yīng)用提出了意見建議。
“我們會根據(jù)專家們的意見建議對技術(shù)進行進一步的優(yōu)化和推廣，爭取為解決新基建建設(shè)中的高能耗問題貢獻更多的力量?！秉S黎明在評審會上表態(tài)。
據(jù)悉，節(jié)能技術(shù)項目評審是國家節(jié)能中心受社會單位委托，組織專家等技術(shù)力量對技術(shù)項目的節(jié)能效果等進行客觀評價、給予專業(yè)意見建議，是中心做好社會化節(jié)能服務(wù)的重要形式，旨在發(fā)揮節(jié)能評審對先進節(jié)能技術(shù)推廣應(yīng)用的支持作用，推動壯大節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)，促進綠色發(fā)展。
