1、某机关信息中心机房节能解决方案摘要应用热管系统技术对某机关 IDC 机房进行节能改造，设置机房专用加湿系统及热管节能监控测量系统。 关键词热管系统设计；节能监控系统。 中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号： 某机关 IDC 机房位于 1 层，机房面积约 150 平米，包括监控区及 IDC机房区，机房内有配电柜（空调和 IT 设备） 、服务器机柜、空调设备等，机房净高 2.6 米（架空地板至天花板距离） ，机柜高度 2.2 米。机房内配置 2 台精密空调，采用地板下送风。精密空调性能参数如下: IDC 机房内环境设定为：23，50%，空调配置容量为：121.2kW。 （一用一备） 本机
2、房内 IT 设备负荷：共有 6 排 IT 机柜。由于机房未达到满容量，现有总冷负荷约为：15kW。 一、机房空调系统能耗过高的原因 1、全年均利用以机械压缩蒸汽循环方式制冷，自然冷源利用效率低。2、不合理的除湿/加湿过程。机房属于高发热，湿度扰动主要是机房的内人员和室外新风造成的。由于机房的产湿量很小，显热约占总空调负荷的 90以上。精密空调的大风量、小焓差的特点用来排除显热。但由于空调处理过程均不属于全显热换热，有 10%左右的冷量用来除去空气中的湿度。为维持机房的湿度，通过加湿部件进行加湿，不断除湿、加湿的过程，使空调设备耗费了大量的电能。 3、高输配能耗：采用地板送风来满足机房内温度均匀
3、，消除局部热点。由于机房未处于满容量布置，为保证最不利点的送风，常采用高压头大风量风机，风机电耗转化为温升，增大了室内空调负荷。 4、IT 机房内温度不均匀：数据机房内的设备发热量的不均匀，通常把整个机房的温度降低，减少产生局部过热，造成巨大能耗。 二、机房节能合理解决方案 由于 IDC 机房常年供冷，当有大量的免费冷存在时，常有以下解决方案: 针对本机房存在的耗能问题，提出在不改动原有空调设备的情况下，增加热管节能系统。当在室外气象条件不满足热管运行条件时，仍利用原有空调系统。为了保证机房的洁净度，采用分离式热管系统。 热管运行原理示意图 三、热管系统设计及实施 1、按照使用条件并考虑今后发
4、展进行如下改造： （1）根据设备布局,在每排机柜间布置 1 台热管设备； （2）设置节能监控系统，控制热管设备和空调设备的启停。 （3）当热管系统独立进行室内控温时，增设加湿器控制机房内湿度。2、 热管系统由立柜式热管机和监控系统组成。 3、 热管节能监控系统 本监控系统设有 14 个测点，其中：2 个能耗测点（1 个精密空调、1个热管系统） ； 3 个热管设备的温度测点；3 个室内环境的湿度测点；6个检测机房重点区域的温度测点。 4、热管设备与现有机房空调联动 节能监控系统根据室内温、湿度的变化控制热管设备及现有机房空调的运行。当热管系统运行满足室内温度、湿度时，停止现有机房空调运转。当热管
5、设备运行不能满足机房内的温、湿度要求时，启动现有空调设备。当监控系统出现异常,温度、湿度测点出现故障、监控系统断电等情况时，启动现有空调设备。 5、改造后机房的湿度控制 由于热管系统是全显热设计，精密空调停止运行期间，配置 1 台机房专用湿膜加湿器。加湿器湿膜材料的主要成份是植物纤维, 采用蒸发汽化加湿原理,自带湿度感应控制器,实现全自动控制。加湿器参数： 本机房的实际控湿范围：45%65%；测量精度：2%3%；控制精度：3%5%可调。 采用湿膜柜式机房专用加湿器与原精密空调电极加湿器功耗比较： 精密空调采用电极加湿，运行功率 P=5Kw。加湿日耗电量:5 千瓦24 小时/天=120 度/天.
6、台。通常机房加湿期为 150 天，考虑同时使用率为 0.5， （电费按 0.8 元/度计算）,共计：120 度/天.台0.8 元/度150 天 X0.5=7200 元。同时电极加湿时散发的热量使增加了机房空调负荷。 机房湿膜专用加湿机最大风机功率为 75w，湿膜加湿机耗电 0.075 千瓦24 小时/天=1.8 度/天。电费共计：1.8 度/天.台0.8 元/度150天 X0.5=108 元。 为了全面监控机房内的湿度，节能监控系统设置了 3 个对机房内湿度的监控测点。通过加湿器的自带风机和 3 台热管设备的风机产生气流扰动，使加湿差异控制在合理范围。 5、 原有地板送风与热管正面送风效果差异
7、 目前机房空调采用的是地板送风，空调回风设在机柜上方,有利于机柜的散热。而热管设备的送风采用水平送风，送风机落地布置，冷空气水平送出，为机柜降温后，上升回至热管空调器。虽然送风效果不如下送风，但在室外气温较低时可满足机房的使用，由于送风阻力小，降低了风机功耗，同时对原有空调风系统无影响。 6、 过渡季控制 在过渡季节，机房精密空调和热管设备同时运行，热管设备优先运行。设定室内波动温度 t，以机房设定温度 T 为控制目标。热管设备能维持室内温度 T 时，精密空调停止运行；不能维持室内温度 T 时，当温度升到 T+t 时，精密空调运行，当机房温度降低到 T-t，精密空调停止。设定合理的波动温度 t
8、，可以减少精密空调的启动。 7、热管及新增专用加湿系统布置如下： 热管及加湿系统在机房中的平面布置 四、经济效果分析 根据石家庄气象参数条件，机房设定温度为 23，目前机房内总热负荷约为 15kW。(只考虑设备散热，忽略围护结构和新风负荷)。热管系统的排热量为 45kW，经气象模拟分析，满足热管额定工况（室内外温差10）的时间为 3948 小时。 1、原有精密空调用电量为： （1）精密空调压缩机全年耗电量为：(12.4+0.88*2)kWx（15+5.6）/55.5x1.2x8760h=5.52 万度。 （2）精密空调送风风机全年耗电量：5.6kwx8760=4.91 万度。 （3）精密空调系
9、统加湿全年耗电量: 0.9 万度。 精密空调系统的全年总耗电量为：5.52+4.91+0.9=11.33 万度。 2、 增加热管系统后耗电量 （1）当室外温度13时，按照全部采用精密空调计算，耗电量为：（(12.4+0.88*2)kWx（5.6+15）/55.5x1.2+5.6kW）x（8760-3948）h=5.73 万度。 增加热管系统后，机房空调系统的全年耗电量为：0.75+0.0135+5.73=6.50 万度。 全年的节电量约为 4.83 万度/年，节能率可达 42.7%。按执行电价0.80 元/度计算，每年可节省运行电费 3.87 万元。 综上所述，机房安装热管节能系统后，可实现 IDC 机房在春、秋、冬季的空调系统节能运行要求，降低机房空调系统的用电量，节约运行费用，起到节能减排的目的。 参考文献: 互联网数据中心(IDC)机房空调系统节能浅析东北大学丁慧婷、韩宗伟、郭睿、赵晶 程控机房空调冬季制冷方案的节能分析 东南大学能源与环境学院孙爱民 、王晓 - 莘亮，男，1971 年 7 月生，学士，高级工程师，副总工程师，河北建筑设计研究院有限责任公司。
