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    前言

    针对上述目前一些通信机柜内部存在的一系列问题,必须在机柜前期结构研发阶段对一些环节进行优化处理:应增加通信机柜的柜门开孔率,内部结构形式寻求更合理的流道设计,散热量大的机柜应考虑强制排风,进风量应可以根据柜内设备安装情况进行调节。 

    根据国内外一些工程的经验,对一些设备散热量较大且采用上送风的机房,可以考虑采用开放型货架式机柜。通信设备均搁置在完全敞开式的托架平台上,设备散发的热量可以迅速地释放到周围环境中,散热效果得到极大改善,当然这种开放式机柜也会对设备安装管理带来一些问题。       

    二、水冷替代风冷或采用双冷源机组 

    目前通信机房空调大多数采用风冷型专用空调机组,这种风冷型机组均为单元式机组,具有安装灵活、可靠安全的优点,但也存在性能系数较低、运行性能不稳定、受室外环境温度变化波动较大、室内外机组安装管线较短、室外机组占用大量建筑面积的缺点。 

    从节能角度考虑,由于水冷效率明显高于风冷,水冷机组性能系数高于风冷机组,在通信机房中推广水冷型专用空调机组具有一定程度的节电降耗价值,特别是在一些中、大型项目上不但节能效益显著,而且可以减少空调设备的投资。

    在中、大型项目中无论采用冷冻水型或冷却水型机组,均能实现一定程度的节能降耗、减少投资的目的,且由于水冷型机组没有风冷型机组室外机占用大量安装位置的问题,提高了建筑利用率。但由于水冷型系统中安装的设备及阀门等部件较多,系统单点故障点较多,系统在安全可靠性要求上存在隐患。从提高系统的安全可靠性角度出发,在通信机房项目中推荐采用双冷源机组。 

    双冷源机组常见的主要是风冷+冷冻水型或风冷+冷却水型两种机组。在大多数季节中系统主要启用经济节能的水冷系统,而在不满足水冷型机组运行的季节或系统发生故障及检修维护时才启用风冷系统。采用双冷源机组虽然会增加项目的初投资费用,但系统安全可靠性较高,且运营成本可以大大降低。 

       

    三、直接利用室外自然冷源 

    在冬季及室外焓值低于室内焓值的过渡季节时,从室外引入新风作为冷源对机房环境温度进行降温处理,是降低机房空调设备运行能耗的一种有效措施。 

    根据各地气象条件特点,在这些季节可以直接利用室外丰富的自然冷源对机房环境降温,从而可以大大缩短专用空调机组的压缩机的全年运行时问。这样不但节约了大量的电能,同时也延长了空调机的使用寿命,减少了空调机组的维护工作量,降低了维护成本。 

    目前根据这一节能原理开发了不少机房节能 空调产品,我们重点推荐两种在技术上较为成熟,并且在实际工程有过应用、产生了较好的经济效益的产品予以介绍。

    (一)FCX系列节能空调 

    原理:把室外新风过滤后直接引入节能空调,在机组内新风同室内回风充分混合后送人湿膜加湿器加湿,然后由送风机将处理后的空气送入室内。引入室外新风会降低室内空气的含湿量,通过湿膜加湿器加湿后,提高室内空气的含湿量。同时,室内空气通过湿膜后温度会降低5℃左右。 

    特点:新风直接引入型节能空调机组没有传热损失,运行效率高。 

    全年运行时间长,在室外环境温度低于12℃时,可完全替代机房空调压缩机制冷,节能效果十分显著。同时机组配置的湿膜加湿器可以替代机房空调的加湿器,节约大量能源。

    FCX系列分体节能空调 

    FCX-A机组:大风量新风混风型节能空调机组,室外新风过滤后直接进入节能空调,控制系统根据室内外温度由变频调速风机控制引入的新风量,保证送风温度在机房温度的露点温度以上,然后由送风机将处理后的空气送入室内。 

    FCX-B机组:大风量高余压湿膜加湿器,与FCX-A机组配合使用。引入室外新风会降低室内空气的含湿量,室内空气通过湿膜加湿器加湿后,提高室内空气的含湿量。同时,室内空气通过湿膜后温度会降低5℃左右。FCX-A机组也在机房内独立使用替代空调加湿器。 

    特点:新风直接引入型节能空调机组没有传热损失,运行效率高,全年运行时间长。在室外环境温度低于12℃时,可完全替代机房空调压缩机制冷,节能效果十分显著。同时机组配置的湿膜加湿器可以替代机房空调的加湿器,节约大量能源。 

    (二)FCR系列机房节能空调 

    原理:采用板式显热换热器为核心部件,室内、外空气在换热芯体内进行能量交换。室外新风引入显热交换器,对室内空气进行冷却降温处理,然后排出室外;被冷却后的室内空气再送回室内,达到为机房降温的目的。 

    特点:室外空气引入换热芯体,与室内空气热交换后排除室外,可以保证机房的洁净度和湿度不受影响。板式显热换热器的材质为耐腐蚀亲水铝箔,采用特殊工艺加工而成。换热通道面积大风阻小,具有换热效率高、使用寿命长和维护简单的优点。

     

    四、确定合理的机房环境温度  

    目前机房内的环境参数根据相关的规范及标准要求,温度一般控制在24℃±2℃,湿度50%±5%左右,而一般通信设备电子元器件正常的工作温度范围较大,上限一般在35℃~40℃左右。当然设计规范中要求的环境温度值相对偏低,是考虑到由于气流组织不合理、冷热气流混合交叉、局部风量分配不足等因素造成机房环境温度与通信机柜内部的温度有一定程度的温度梯度差值。这种情况就造成了为了保证机柜内部的通信设备散热效果良好,必须保证机房过道环境温度较低,空调设备保持在送风出口和回风温度较低的工况下运行,从而使空调设备制冷系数降低,能耗损失较大。 

    减少这部分能耗损失,必须减少机房环境和机柜内部之间的温度梯度差。而要实现这一目的,必须改善机房大环境和通信机柜内部的气体流组织,特别是通信机柜的结构形式要具备良好的散热工艺。若机房气流组织更为科学合理、通信机柜散热工艺有较大改善,特别是采用开放型货架式机柜,可以大大减少机柜内、外的温度梯度差值。在这种情况下,可以适当提高机房环境温度的要求,从而可以提高空调送、回风温度,通过调整空调设备运行工况的方式提高制冷系数,降低空调设备运行能耗。

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    随着计算机网络业务量的迅速增长、服务器数量的增加,机房的面积及规模也在不断扩大,数据中心的能耗成本也迅速增加,并有赶超硬件成本的趋势。据权威机构调查显示,我国每年用于服务器的电源和冷却的总开支超过了20亿美元。对于已经建成投产的数据中心,如何实现有效的节能改造,需要从多方面考虑。本篇介绍了数据中心基础设施节能改造的几种主要解决方法。

    一、设计一套机房整体监控系统

     图IT设备负载变化曲线

    从机房负荷和空调冷量配置来看,机房一般设计为N+X的安全运行模式,但从整个机房IT设备布局来看,由于机房面积较大,考虑其循环风量及减少机房局部温度死角等问题,及负载设备功耗的动态变化,精密空调群无法做到人为控制按照需求运行,机房发热量变化无规律可以遵循,所有室内风机全速运行,压缩机由每台空调独自按照自己的需求进行控制,此种运行模式从运行费用角度来说是不经济节能的。如果强制空调群中的冗余设备进行关机运行,由于机房气流组织及温度变化规律很难掌握,人为控制空调的开机与关机也很难做到机房安全,因此可能存在局部温度不可控的现象。因此,机房精密空调群控対机房节能起到至关重要的意义。

    机房专用空调群控节能的思路是:在保障机房设备正常运行的前提下,通过减少冗余空调设备的运行时间,来降低整个机房的能耗,实现空调系统的备份/轮循功能、层叠功能、避免竞争运行功能、延时自启动功能。

    结合曙光自适应集群功率与能耗监控系统,进行精密空调集群集中管理,管理软件根据CPU占有率计算每一排的服务器功耗,根据负载分布情况及精密空调分布情况精确控制相应位置空调的工作状态,其中主要包括压缩机的启停和空调室内机的风扇启停。精密空调通过RS485网络与协议转换器通信,协议转换器通过以太网与管理节点协同工作,这样使不同厂家的精密空调(具有监控功能)能够通过曙光标准协议接口与管理节点进行数据交互每个服务器机柜内安装两个无线温湿度探头,每排机柜构成一个网络,通过物联网的组网方式形成一个温湿度监控网络,并通过以太网将数据上传至管理节点,形成双层监控网络,在监测到服务器到温的时候,开启机房空调,在节能的同时确保设备安全。

    二、建立机房散热及气流组织模型

    由专业的散热工程师利用计算流体动力学(CFD)技术,针对中心机房空调气流组织特性的数值分析与模型实验,深入分析中心机房内部的气流速度场、温度场分布,并在此基础上得出合理的冷量调配设计方案,获得最佳的送回风状态,满足设备的散热需要,同时使空调负荷降低,得到最优冷量配置的效果。目前主要通airpak或fluent模拟软件进行实现。

     图机房CFD气流组织模拟图

    三、针对机柜添加盲板

    机房一部分机柜内,由于设备数量较少,导致冷风从机柜下部向上进入机柜后,很大一部分冷风未经过设备直接进入机房内,这样就导致了空调的送风短路,使空调的制冷效率大大降低。

    采用封堵风道的方式减少风的短路,提高空调的制冷效率。具体办法是在机柜内没有安装设备的空间安装盲板,使冷风只能通过设备再送到机房内。

     图机柜增加盲板气流组织示意

    四、针对机柜安装主动送风元件—ADU

    传统的地板下送风空调由于送风距离较长,送风效率低,因此会导致出风口冷量及风量不足,不能满足设备散热需求。

    针对此种情况,在出风口安装主动出风装置—ADU,ADU上装有两个或四个EC风机,风机可以根据机柜的负载情况进行转速调速。通过这种主动送风装置,可以提高空调送风效率,这样就可以在满足制冷量及风量的需求情况下,减少空调开机的台数,达到节能的效果。

     图机柜增加地板ADU气流组织示意

     图ADU模块效果

    五、针对机柜进行冷通道封闭

    传统的地板下送风形式的机房专用空调,属于弥漫式送风。这种形式容易造成气流短路及送风量不够的问题,导致空调的制冷效率很低。

    现可以采用冷通道封闭的形式,将冷热气流相互隔离开来,防止气流短路及冷热风相混合,这样可以大大提高空调机的制冷效率,在能够满足机房设备正常散热的情况下,关掉一部分空调,这样便可以达到节能的效果。

    六、机房添加新风系统

    目前许多大型的数据中心,利用新风系统实现节能方案。机房内由于空间密闭,设备发热量较大,精密空调需要全年24小时不间断运行,制冷、加湿工作时耗电量大。利用引入新风和焓值控制技术,可在春、秋、冬季引入室外低温空气,关闭精密空调,同时在保证温度、湿度和机房洁净度的前提下,达到节能的目的。

    七、针对机房精密空调进行改造,使其具有自然冷却功能—采用氟泵节能系统

    传统的地板下送风机房空调,在冬季室外环境较低的时候,仍需要制冷,不能充分利用室外自然冷源,节能效果较差。针对这种情况,可以针对空调系统进行改造升级,在原有的空调系统上添加氟泵机组,通过控制系统,使其在冬季外界环境较低的时候,关掉压缩机,开启氟泵系统进行制冷,因为氟泵较空调压缩机相比耗能较少,所以以中心机房为例,进行改造后,空调大约每年能节省20%的电能消耗。


    作者:何妍 

    来源:51CTO

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  • 虽然规范要求新建IDC的PUE要低于1.5,但实际上能做到的非常少,而很多国外数据中心的PUE普遍在PUE1.5以下,许多国内外节能领先的IDC案例表明IDC的节能的必要性。 IDC空调系统的节能途径可以分为三个节能层...

    曾经有人做过对北京数据中心机房PUE的统计,结果如下:80%以上的机房PUE>2.0,24%以上为PUE>3.0的高能耗机房。虽然规范要求新建IDC的PUE要低于1.5,但实际上能做到的非常少,而很多国外数据中心的PUE普遍在PUE1.5以下,许多国内外节能领先的IDC案例表明IDC的节能的必要性。

    IDC空调系统的节能途径可以分为三个节能层级:

    首先是部件级节能,通过采用更加节能的压缩机、风机水泵、冷却塔等零部件。但是采用部件级的节能,对整个数据中心的空调系统来说,效果和效益非常有限,对数据中心PUE的功效更是杯水车薪;

    其次是产品级节能,通过两种途径来大大节能效果。其一是采用整机能效比/冷功比更高的空调产品,其二是采用显热比更高的空调产品。

    最后就是方案级节能,通过让制冷设备更靠近热源及利用自然冷源这两种途径来降低空调运行能耗。

    IDC空调系统的五大节能方案

    1、新风自然冷却(直接式):直接把低温新风通入机房;

    2、空气热交换的自然冷却(间接式):通过气热交换器把室外侧的低温空气冷量转移到室内侧;

    3、水热交换的自然冷却(间接式):通过水热交换器把室外侧的低温空气冷量转移到空调冷冻水系统;

    4、制冷剂热交换的自然冷却(间接式):通过冷媒泵或热管动力,使制冷剂在室内蒸发器和室外泠凝器之间循环流动,利用室外低温空气把热量带走;

    5、利用江河湖海作为自然冷源,由于海水常年温度恒定且情节,比较适用于数据中心的自然冷却,前不久落成的阿里云千岛湖数据中心便是此例。


    作者:何妍 

    来源:51CTO

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  • 边缘智能网关 快速助力空气压缩机应用 接到互联网的设备日益增多。Strategy Analytics最近的一份报告预测,截至2025年,将有386亿部设备连接物联网。物联网浪潮的飞速发展导致大量数据产生,边缘计算网关正快速...

    边缘智能网关 快速助力空气压缩机应用

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    为中国经济发展晴雨表的空气压缩机行业,将空气压缩机(Air Compressor)广泛应用于冶金、电力、石油等工业中,用于高炉鼓风、高炉和锅炉的煤粉输送、矿井和电站冷却塔通风等。随着行业往系统化、节能化发展,通过设备网络和远程监控改善空气压缩机生产管理,同时降低维护成本成为迫切需求。  

    空气压缩机制造商希望部署一个既能获取实时设备运行数据(温度、压力、振动和运行时间),又能执行压缩机分析、寿命评估和预测性维护的解决方案。由于空气压缩机通常安装在缺少以太网基础设施的恶劣环境中,因此合适的边缘计算网关必须满足以下要求:具有用于不稳定电源的宽电压输入;无惧恶劣环境的广泛的工作温度范围;无线扩展能力,以简化网络部署。此外,还需要基于云的服务,以便于监控和多用户访问权限控制。

    凭借XM5728-GW-Edge边缘计算网关,客户可以通过多样接口、灵活安装、设备网络和远程监控改善空气压缩机生产管理,同时降低维护成本。

    工业级手掌大小边缘计算网关 无惧恶劣环境  

    信迈XM5728-GW-Edge边缘计算网关搭载TI Sitara AM5728 Cortex-A15处理器,可提供高计算效率、低功耗,以及优异的成本效益。并且设有多个I/O接口,包括2个千兆以太网、2个RS-232/422/485和6个GPIO,能够满足嵌入式边缘计算网关的整体要求。同时具有宽的电源输入和工作温度范围,可保护系统免受不稳定电源的损坏,确保在工业现场环境中稳定运行。

    高效部署 云端管理设备实时状态 

    软件方面,支持智能设备维护管理软件,不仅可以进行有效可靠的远程监控,还能跟踪设备运行状态,支持无线网络软件更新,从而提高运行和维护效率。

     

     

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空空如也

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压缩空气节能方案