20  双系统互备机柜热管背板空调末端节能技术

　　一、技术名称：双系统互备机柜热管背板空调末端节能技术 

　　二、技术类别：减碳技术 

　　三、所属领域及适用范围：信息产业 数据中心空调系统 

　　四、该技术应用现状及产业化情况

　　目前，国内数据中心大多数还采用传统的“精密空调+地板下送风” 的封闭冷通道制冷方式，由于送风距离远仅能实现对机房环境进行冷 却，存在换热效率低、空调能耗大等问题，难以满足高热密度机房的技 术要求，容易产生局部热点和机房热岛效应。双系统互备机柜热管背 板空调末端节能技术是一种直接针对发热量大的机柜及设备进行机柜 级制冷技术，可以大大降低机房能耗。目前，该技术已在国内三大通讯 运营商、国家电网、政府、企业的新机房建设项目及老旧机房的节能改 造项目中得到规模化应用。

　　五、技术内容

　　1.技术原理 

       双系统互备机柜热管背板空调末端节能技术是一种利用工质相变（气/液态转变）实现热量快速传递的新型制冷技术。该技术通过温差 及自然重力驱动制冷工质在热管系统内实现封闭的相变循环，将机柜内IT设备的热量排出机房，并根据散热需求在外部配备空冷或冷水系统。该技术可实现机柜级精确按需制冷，综合能效比为6～10，末端能 效比最高达100，可实现机房PUE值1.30以下。与精密空调制冷技术相比，具有高换热效率、高可靠性、高空间利用率和低能耗等特点。

　　2.关键技术

　　（1）机柜热管背板散热技术 将热管背板蒸发器靠近热源，提高换热效率，解决机柜局部“热岛”问题。工质依靠重力实现自然对流循环，可有效降低机房制冷能耗。

　　（2）单翅片双盘管冷负荷冗余技术 机柜端采用双盘管热管散热器，与冷却端对应的换热器连接，形成两套独立的热管循环，既提高了制冷量的冗余性、安全性，又不会因 为双系统而增加换热器的风阻。

　　（3）软连接管双锁及保护套设计技术 避免软连接管在热管开/关门时产生不规则变形，解决软管损坏带来的系统漏氟和不制冷的技术难题。

　　（4）机柜热管背板监控技术 通过自主开发的机柜热管背板监控系统，可实现机柜级动力环境监控和管理功能。

　　3.工艺流程

　　图 1 热管背板工艺流程图

　　图 2 热管背板空调末端原理图

　　六、主要技术指标

　　1.单背板末端空调制冷能力：3~25kW；

　　2.单背板末端空调风量：1000~5000m³/h；

　　3.单背板末端空调功耗：50~250W；

　　4.单背板末端空调噪声：60~65dB（A）；

　　5.单背板末端能效比*：60~100。

　　*末端能效比 COP=末端制冷量/输入功率

　　七、技术鉴定及获奖情况

　　该技术已获得国家发明专利 1 项，实用新型专利 6 项，软件著作 权 2 项。2017 年通过了四川省科技成果鉴定及新产品鉴定；2019 年入 选工信部《绿色数据中心先进适用技术产品目录（2019）》。 

       八、典型用户及投资效益

　　典型用户：中国移动通信集团贵州有限公司、中国电信股份有限 公司重庆分公司

　　典型案例 1

　　案例名称：中国移动贵安数据中心空调设备采购项目

　　建设规模：应用 638 台热管背板空调。建设条件：共启用 36 个模块数据机房及 9 个电池电力室机房，空调冷负荷需求约 12845kW。主 要建设内容：应用热管背板空调（制冷能力 6.5kw）638 台，150kW 水 氟换热器 24 台，75kW 水氟换热器 8 台，机柜热管背板监控系统 6 套。 主要设备：热管背板空调、水氟换热器、机柜热管背板监控系统。项目 总投资 736 万元，建设期为 2 个月。年碳减排量 1710tCO2，碳减排成 本为 270~290 元/tCO2。年经济效益 280 万元，投资回收期约 2.6 年。

　　典型案例 2

　　案例名称：中国电信云计算重庆基地项目

　　建设规模：应用 302 台热管背板空调。

　　建设条件：案例地点位于 中国电信云计算重庆基地南 4 楼机房，机房内已建设有设备并已投入 运营，项目施工不应影响机房内现有设备的正常运行。主要建设内容： 应用热管背板空调（制冷量 10kW）75 套，热管背板空调（制冷量 5kW）227 套。主要设备：热管背板空调、机柜、机柜热管背板监控系统。项 目总投资 550 万元，建设期为 2 个月。年碳减排量 810tCO2，碳减排成 本约 440~460 元/tCO2。年经济效益 133 万元，投资回收期约 4 年。 

　　九、推广前景和减排潜力

　　随着我国信息产业的发展，该技术以其广泛适用性，在数据中心 机房应用前景将更加广阔。预计未来 5 年，该技术在行业内的推广比例将达到 5%，可实现推广应用 75000 台，项目总投资 9 亿元，可形成 的年碳减排能力约为 20 万 tCO2。

由武汉节能协会办公室整理