科技成果——分布式熱管冷卻技術(shù)適用范圍通信行業(yè)可應(yīng)用于通信基站、通信機房、新建IDC數(shù)據(jù)中心、學校信息機房、政企信息機房等高發(fā)熱密度的信息機房的溫度控制系統(tǒng)行業(yè)現(xiàn)狀在北京，移動、電信、聯(lián)通三家通信運營商的數(shù)據(jù)中心約為30萬m2,全國共擁有約300萬m2左右；百度、阿里、騰訊以及其他一些政府、企業(yè)都有大量的數(shù)據(jù)中心需求和應(yīng)用；大量的提供數(shù)據(jù)服務(wù)的企業(yè)也擁有大量的數(shù)據(jù)中心；全國擁有超過100萬座通信基站。按照常規(guī)機房面積600m2,配置的IT設(shè)備功率為500kW來核算，全國數(shù)據(jù)中心年耗電量超過千億kWh量級，能耗巨大，CO2排放量超過3000萬tCO2/a，具有較大的節(jié)能潛力。成果簡介1、技術(shù)原理采用“自然冷源”，或“自然冷源+強制制冷”的方式，通過小溫差驅(qū)動熱管系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)的氣液形成自適應(yīng)的動態(tài)相變循環(huán)，把信息機房內(nèi)熱量帶到室外的排熱，實現(xiàn)室內(nèi)外無動力、自適應(yīng)平衡的冷量傳輸。通過特定的設(shè)備設(shè)計形式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心機柜級/行間級/通道級的精確供冷、低能耗供冷。熱管技術(shù)是利用工質(zhì)相變（氣/液態(tài)轉(zhuǎn)變）實現(xiàn)熱量快速傳遞的一項傳熱技術(shù)。熱管工作原理：（1）熱管的蒸發(fā)段與熱源（機房熱空氣）接觸；（2）熱管液態(tài)工質(zhì)在蒸發(fā)段吸熱蒸發(fā)，成為氣態(tài)；（3）氣態(tài)工質(zhì)沿著熱管的蒸汽管快速流動至冷凝段；（4）熱管的冷凝段與冷源接觸；（5）氣態(tài)工質(zhì)在冷凝段放出熱量，冷凝為液態(tài)；液態(tài)工質(zhì)在重力的作用下沿著液體管回流至蒸發(fā)段；（6）以上流程循環(huán)往復，實現(xiàn)熱量快速傳遞。2、關(guān)鍵技術(shù)（1）通過全封閉連接管路中的工質(zhì)自然循環(huán)進行熱傳遞，不直接引入室外空氣，保證機房室內(nèi)空氣的潔凈度。（2）室內(nèi)末端循環(huán)工質(zhì)為不燃、無毒、無腐蝕、常壓下為氣態(tài)的制冷劑，通過小溫差驅(qū)動換熱芯體中介質(zhì)達到動態(tài)的氣液相變熱力平衡，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)設(shè)備的節(jié)能冷卻，且保證無水進入機房，杜絕水浸機房的安全隱患，安全可靠。（3）室內(nèi)設(shè)備全顯熱換熱，無冷凝水產(chǎn)生，杜絕常規(guī)精密空調(diào)除濕、加濕同時進行這種不合理的費能現(xiàn)象。（4）采用分布式自適應(yīng)按需冷卻，根據(jù)機房實際需求，實現(xiàn)機柜級、行間級、通道級按需供冷的個性化溫、濕度調(diào)控。（5）設(shè)備與數(shù)據(jù)中心的機柜、冷/熱通道緊密結(jié)合，占地空間小，空間利用率高。（6）有效解決機房氣流組織混亂的問題，消除局部熱點。（7）用抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計，容災(zāi)能力強。

3、工藝流程分布式熱管冷卻技術(shù)由在機房內(nèi)的SIS熱管冷卻末端、安裝室外的DCU、冷凍水系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)構(gòu)成。熱管排熱機1巨圖1分布式熱管冷卻系統(tǒng)的運行原理圖人）室內(nèi)部分設(shè)備：分布式熱管冷卻末端熱管背板列間熱管頂置式熱管圖2分布式熱管冷卻末端設(shè)備優(yōu)點：高密度冷卻，單機柜散熱能力超過14kW。分布式冷卻，各機柜按需供冷，消除局部熱點。安全可靠，采用無毒、無腐蝕的氣態(tài)工質(zhì)，無液態(tài)物質(zhì)進機房，避免因泄漏引發(fā)的安全隱患。監(jiān)控完善，監(jiān)控等級細化至單個機柜，更易于及時發(fā)現(xiàn)機房的運行異常，提高機房的安防等級。容錯能力強，某個機柜發(fā)生故障時，附近區(qū)域內(nèi)的機柜可提供充足的冷量，柜內(nèi)IT設(shè)備可正常運行，機柜實現(xiàn)在線修復。能耗低，與常規(guī)風冷精密空調(diào)系統(tǒng)相比，年節(jié)電率〉70%節(jié)約用地，冷媒管路安裝于地板下方、機柜上方，不占用機房地面空間。B）DCU（熱管冷凝器）原理：DCU作為分布式熱管冷卻系統(tǒng)的冷凝端，負責將分布式熱管末端中制冷劑所攜帶的熱量傳遞至系統(tǒng)的冷源（冷水）中。DCU可根據(jù)分布式熱管末端的負載情況，自動調(diào)節(jié)冷量輸出，實現(xiàn)按需供冷。通過DCU使分布式熱管冷卻系統(tǒng)能夠把冷量充分的攜帶至最靠近機房內(nèi)熱源的地方，又能夠保證機房內(nèi)無水進入，確保機房內(nèi)設(shè)備運行的安全性。DCU的冷源（冷水）可來自于冷卻塔、冷水機、或者是現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水。C）冷源部分冷源部分用于為DCU供冷，冷源可由各種形式的自然冷源模塊、冷卻塔（直接蒸發(fā)、間接蒸發(fā)、開式冷塔、閉式冷塔）、冷水機（風冷機組、水冷機組）組成。在室外溫度較低的地區(qū)（全年室外濕球溫度低于16℃的時間較長的地區(qū)），可通過自然冷源模塊、冷卻塔將室外冷量引入機房，實現(xiàn)免費制冷。同時，機房產(chǎn)生的熱量可以熱回收的形式免費生產(chǎn)生活熱水、采暖用水等。口）自控系統(tǒng)自控系統(tǒng)是用于實現(xiàn)熱管背板系統(tǒng)自動控制以及運行狀態(tài)監(jiān)控的集成式的智能監(jiān)控系統(tǒng)，主要功能有：動力環(huán)境監(jiān)視：通過溫度探點和各水路溫度探點對整個機房溫度進行全方位立體化的監(jiān)控，系統(tǒng)還包括對供電系統(tǒng)電能信息的監(jiān)控。綜合自動化管理：通過對采集數(shù)據(jù)進行計算分析，調(diào)節(jié)熱管排熱量，控制區(qū)域溫度防止局部熱點的出現(xiàn)。系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能：通過對采集數(shù)據(jù)進行計算分析，按需分配各區(qū)域的排熱量。數(shù)據(jù)及時共享：提供RS485MODBUS-RTU、OPC、ODBC等多種接口，實時將數(shù)據(jù)同原有動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)進行分享。自動監(jiān)測自然冷源、熱回收等各項數(shù)據(jù)中心所用資源的使用效率。主要技術(shù)指標1、分布熱管冷卻末端能效比三60；2、系統(tǒng)空調(diào)末端PUE因子W0.02；3、設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸小，熱管背板冷卻末端厚度W200mm；4、末端的供水溫度不高于14℃；系統(tǒng)無單點故障；5、系統(tǒng)無水進入機房，安全性高；模塊化、標準化設(shè)計。技術(shù)水平1、技術(shù)鑒定及獲獎情況通過國家教育部科技成果鑒定；入選北京市2013年節(jié)能低碳技術(shù)產(chǎn)品推薦目錄；獲北京市自主創(chuàng)新產(chǎn)品；獲得中國通信學會2011年科學技術(shù)二等獎；申請并獲得數(shù)據(jù)中心新型空調(diào)末端專利13項。2、目前技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展情況分布式熱管技術(shù)經(jīng)過的長時間的應(yīng)用測試、運行安全性評估，產(chǎn)品應(yīng)用規(guī)模涵蓋20個機柜的小型信息機房、3000個機柜的大型數(shù)據(jù)中心，已經(jīng)在通信行業(yè)、政企事業(yè)用戶得到廣泛認可。目前該項技術(shù)的應(yīng)用比例較低，具有較大的推廣應(yīng)用前景。產(chǎn)品將朝著定制化（節(jié)能改造方向），產(chǎn)品標準化、模塊化（新建數(shù)據(jù)中心、快速部署）兩個方向快速發(fā)展。典型案例典型案例1應(yīng)用單位：中國移動通信集團山西有限公司項目名稱：山西移動計費機房節(jié)能改造項目建設(shè)規(guī)模：機房面積約550m2。IT設(shè)備輸入功率約為350kW。機房室內(nèi)設(shè)定溫度為23℃，8臺上送風精密空調(diào)機房設(shè)備。為機房內(nèi)局部熱點較嚴重的機柜加裝SIS熱管背板，實現(xiàn)機柜按需供冷。室外采用自然冷源模塊+冷機。主要設(shè)備：室內(nèi)14個SIS熱管背板及熱管工質(zhì)循環(huán)管路系統(tǒng)。室外SIS自然冷卻風冷模塊、風冷冷水機組（水系統(tǒng)）。項目實施投資104萬元，，年節(jié)電量為38.05萬kWh,約合122tce,房空調(diào)整體能耗降低24%,碳減排量為285tCO2,年節(jié)能經(jīng)濟效益38萬元，投資回收期約為2.7年。典型案例2應(yīng)用單位：中國電信股份有限公司項目名稱：中國電信股份有限公司南通分公司機房制冷改造項目建設(shè)規(guī)模:安裝13臺智能冷卻終端，單機柜制冷能力為6kW/rack。主要技改內(nèi)容：機房共布置134臺機柜，其中13臺安裝智能冷卻終端，獨立為服務(wù)器提供制冷服務(wù)。主要設(shè)備：13臺智能冷卻終端，1臺冷量分配單元，1套智能控制系統(tǒng)，1臺冷卻塔，1臺水冷冷水機組。技改投資額44萬元，建設(shè)期為1個月。年節(jié)能量為105tce，碳減排量為227tCO2，年節(jié)能經(jīng)濟效益32萬元，投資回收期約為1.4年。典型案例3應(yīng)用單位：中國電信股份有限公司項目名稱：中國電信股份有限公司南京分公司機房制冷改造項目建設(shè)規(guī)模：兩個數(shù)據(jù)機房原風冷型機房精密空調(diào)制冷系統(tǒng)改造。主要技改內(nèi)容：安裝97套熱管背板式空調(diào)，單機架設(shè)計功耗3.2kW。主要設(shè)備：97臺微功耗散熱機柜，11臺臺殼管式換熱器，單臺換熱量270kW。技改投資額125.2萬元，建設(shè)期為1個月。年節(jié)能量為160tce，碳減排量為374tCO2,年節(jié)能經(jīng)濟效益49.8萬元，投資回收期約為2.5年。市場前景我國數(shù)據(jù)中心、通信行業(yè)快速發(fā)展，年投資經(jīng)費超過千億元，市場容量巨大。以當前數(shù)據(jù)中心、信息機房保有量500萬m2計算，常規(guī)機房面積600m2,IT設(shè)備功率為500kW,采用常規(guī)水冷型精密空調(diào)機房PUE