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2010年5月纳源丰参加了第一届节能减排大会并进行专题演讲
发布时间:2012-9-28 0:00:00  浏览次数:2847

 

钟志鹏:各位领导、各位专家大家好,很高兴给大家介绍一下我们的SIS热管排热系统。今天讲座主要包括以下几点内容,我们是谁,有什么技术、技术有什么优点,在什么地方实施了我们的技术,在中国三大运营商的基站领域怎么实施的,我们的技术能节能多少,以及我们的SIS热管排热系统如何应用于机房,有什么好的效果。


        北京纳源丰科技发展有限公司成立于2007年,我们是一家为各类数据机房以及基站提供能源诊断,节能设备以及能源管理方案的中外合资公司,我们为基站和机房设计的SIS热管排热系统。我们的核心竞争力在于我们有一群高素质的人,热忱于此,我们和清华大学建立了很紧密的合作。我们赢得了2009年美国红鲱鱼亚洲百强称号等很多荣誉。


  下面简单介绍一下什么是热管技术,热管技术并不是我们首创的,是上世纪中叶美国为了解决航天器散热问题而设定的方案,至今为止热管仍然广泛应用于航天技术、军工企业、工业领域里。热管技术具有极强的导热能力、传输距离、高安全性和稳定性。热管原理可以解释为利用了工质在热管内的自然循环通过工质在管内的气液相变,这里有热源段、冷源段等。我们的应用热管和原来的热管不一样,我们是全球最早利用分离式热管原理,分离式热管是基站内的热量通过循环风传递到室内蒸发器侧,通过蒸发变成蒸汽,通过压差流动到室外的冷凝侧,通过重力循环回到室内的蒸发器,把机房的热量带到室外环境中。使用我们的设备优点在于,我们对原来的机房基站建筑没有巨大的破坏,能耗低、安全性高,系统安全稳定,针对小,并且采用了大风量换热设计。这里非常突出的一点,我们把室内室外完全隔离,我们并不引入室外的油污染性的气体,比如二氧化硫。而且我们使用的是精心设计的强化换热室内室外换热器,以及精心匹配的风机,室内室外温差达到50度的时候,我们可以高效运行,充分利用自然冷源,而且我们使用环保金属材料,可以再回收利用。整体设备的工艺性能良好,设备使用寿命长。控制系统可以通过通信借口可以和其他设备进行联动。由于我们的使用我们并不替代空调,只是辅助手段,但由于我们的使用等于给空调减轻了担子,过渡季节可以部分取代空调,而在冬季、寒冷的季节可以完全取代空调。有此可以延长空调设备的使用寿命。


  下面比较一下各种机房节能方案的比较,比如有些常见节能方式,比如改善围护结构,在一定程度上达到节能。运用这种方式,可实现节能量是相对少的。另外用更好性能的制冷系统,比如用更好性能的压缩机、换热器,或者更好的控制系统。但因为制冷工业已经存在百年,产生革命性的质的突飞猛进,是不太现实的。而我们认为,在机房基站节能上,最能体现出革命性的进步是两点,第一是主设备提供商,第二充分利用自然冷源,减少防控设备的电耗。比如使用智能通风、智能换热,而这样会破坏室内的湿平衡,而也会造成室内设备材料产生腐蚀。智能换热方式,在一定程度上可以将室内室外空气隔离,利用自然冷源,这里有一个不好的问题,容易堵塞,难以清理。另外用载冷剂的方式,用水溶液引入机房,这里存在非常大的安全隐患问题。


  所以基于此,我们用热管的方式是最好的解决利用自然冷源的方式,主要是室内室外的空气完全隔离,致力于这种SIS热管排热系统开发利用,现在有16各省市自治区已经运用了我们的SIS热管排热系统。这里给出了广州市的运行效果,从07年开始运用,到现在始终安全稳定。在测试期间,相对寒冷季节节能率75%,全年节能率50%以上。另外是广东省,室内温度新对稳定,测试期间防空能耗由35度电下降到13度,测试期节能率达到73%,自然冷源比较贫乏的地区我们都可以达到比较好的节能效果。北京地区河北廊坊是09年4月底到5月初的测试,可以看到原空调运行下,每天电耗180千瓦,采用我们SIS热管排热系统联合运行,通过通讯协议的情况下,在过渡季节每天节约53度电。


  我们不仅在这些地区,在全国很多地方,成都、贵阳、台北,我们的设备得到了很好的应用取得了很好的效果。我们设计在SIS节能监控系统,进行不同运行状态的切换。下面讲讲为什么SIS热管排热系统达到节能,假设机房散热量是Q,主设备的发热,空调系统的COP年均2.5,COP就是制冷量除以制冷输入功耗,主要是压缩机为主。而我们的设备当量COP可以到10,因此仅仅消耗原来空调能耗的1/4就可以完成工作。如果室内28度,当室外温度为20摄氏度,在北京地区每年有5900个小时,温差到10度,北京地区每年有5400个小时,这些范围内,我们SIS热管可以完全替代空调实现换热,可以实现57%的节能率。北方地区自然冷源利用比较充分,我们可以达到比较高的节能。既是南方地区,也可以达到40%的节能率。因为现在很多设备商想办法提高芯片耐受温度,如果这个温度提高到30摄氏度,我们就可以有更多的自然冷源可以用,在更多的时间取代空调。


  这里给出了典型的大型的7000瓦排热量的系统,室内28度,温差5到8度,高效运行,将机房温度维持在安全温度之内,每年节电8000度到10000度,80%的时候用SIS系统就可以完成派热散热,能耗进为原空调的1/4,可以下降能耗30%到60%,可以延长原来的空调两倍。现在三大运营商,每年电耗高达3000亿度,全部采用SIS设备,全年可以节电45亿度以上。


  讲完了基站的排热系统之后,我们讲讲SIS热管用于机房,这是北京某国家机关网络中心的机房,电耗下降到63度,不足原来空调的15%,节能有85%。根据北京历年的气象条件,有5000小时以上的时间,依靠SIS就可以实现对机房的环境控制。SIS风冷热管,用于清华大学网络中心、外交部等地运用。这里给出了PUE值,1.0是最理想的,越低越好。但国内大多数的数据机房PUE是大于2.0的,有些机房比较小,但因为小密度和中密度产热量不够大。在欧美有很多是在2.0附近,Google PUE在1.2左右,但不是最安全的机房,是另外一种算法。我们研究之后,仔细的寻找了这些机房高能耗的原因,我们认为最大的原因是以下四点,第一非全显热冷却,换热中的冷凝是帮凶,让你造成了很多无效的能源浪费。第二高输配能耗,最终还需要你的冷冻系统把这部分热排出去,还有一点是局部过热,大型机房里,设备产热量不均,以及送风量不均造成局部过热现象非常普遍,通常是把整个空间温度降低几度,让原来的制冷设备偏离原来的工作参数,让整体效率降低。还有一个缺点,很多大型机房没有采用自然冷源,而我们提出的解决方案,在末端上使用我们的水冷SIS热管,不用机房的宝贵空间,同时是小风机功耗,有效降低风机功耗70%,风机是吊顶的,转速可以根据我的需要调。同时是大风量设计,是全显热散热,没有后续的补湿环节,另外我们不会带来安全上的隐患。


  选择自然冷源方面,我们选用蒸发冷却冷水机,这是非常高效的冷却塔,冷却水通过蒸发可以降低温度,因而采用高效冷却塔,我们得到的冷源温度会来的更低。北京5月中旬一直到9月中旬,我们不能完全的运用冷却水实现的,其他时间都可以得到非常好的冷却水。所以基于这种采用自然冷源的分布式水冷系统,我们进行了案例分析,这是我们实施的江苏某地的IDC己方,600多平米,机柜270个,5.2米,1.4千瓦每平米,我们采用自然冷源冷却,我们得出了1.21PUE值。我们的总排热量比别人小,因为我们的风机功耗小,是全显热换热,所以我们的系统实际ER值高,PUE值低。我们设备使用自然冷源情况下,相当于我们可以实现80%的节能。
在现在限制有毒有害物质之后,我们现在的IT设备都是采用了不是非常耐腐蚀的铜和银,当空气中含有二氧化硫和水结合,在电场和设备高产热的情况下,这些腐蚀性气体以硫化物或者含氯的气体都会对设备产生严重的腐蚀。美国提出了相对严格的要求,这些机房要达到G1的要求,这是一些实拍的电路因为腐蚀性气体造成的腐蚀。这张图表给出了我们国家二氧化硫的排放,我国是世界上最大的二氧化硫排放国,主要经济发达地区,北京、上海地区都是酸雨控制区,这跟我国的能源结构有关,因为火力发电燃煤为主,另外随着我国家用汽车的普及,贡献二氧化硫也很多。而我们的SIS利用自然冷源,把室内室外的空气完全隔离开,这应该是利用自然冷源的最好的方式,我的演讲结束。

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