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数据中心中央空调余热回收节能减碳解决方案

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数据中心中央空调余热回收节能减碳解决方案 

       众所周知,数据中心都会配置大量的制冷设备,24小时不间断运转制冷,以保证机房的环境温度,这也导致了制冷设备消耗了大量的能源,并且在这个过程中,还会向外界排放大量的空调余热,促进了“热岛效应”的发生,所以如何有效地降低制冷设备的能耗及排放,是实现数据中心节能减碳的关键之一。在此发展形势下,北京市经济和信息化局特联合中国电子节能技术协会等机构于2021年6月18日召开了《数据中心余热利用座谈会》,围绕数据中心余热利用、能效提升、新能源应用等方面开展座谈交流。


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       珠海天然科技应北京专家的邀请,根据提供的某数据中心的设备情况,结合数据中心的要求,针对性地设计了《数据中心中央空调余热回收节能减碳解决方案》——240天通过中央空调节能改造余热全回收免费制85-95度热水专利技术,推动热水型溴化锂吸收式冷水机组制冷,降低数据中心制冷设备的电耗;在不冷不热及冬季可以使用天然科技单制热水功能制55-65度热水给周边居民供暖使用,收取供暖费用,降低运营成本,减少二氧化碳的排放,助力数据中心提前完成“碳达峰碳中和”的伟大目标。

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某数据中心中央空调余热回收节能减碳应用案例

1. 工程背景简介

       某数据中心园区占地面积约14亩,共有1671组数据机柜,为保障机房正常运行,现采用10台板管蒸发冷却式螺杆冷水机组进行机房环境温度调节。为了充分利用能源,降低运营成本,天然科技对该数据中心进行中央空调节能改造余热回收免费制85~95℃热水,推动热水型溴化锂吸收式冷水机组制冷,降低数据中心制冷的电耗,节约该数据中心的营运成本。

       完成改造后,中央空调系统全年可免费制热水约2972160吨,节省中央空调电耗费用约640万元节省标煤约11967吨减少二气化碳(CO 2)量约31328吨,减少二气化硫(SO 2)量约262吨,能有效控制温室气体排放,其经济效益和环境效益不可估量。

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2. 工程设计方案

       根据该数据中心需求,天然科技针对性设计数据中心中央空调余热回收节能减碳解决方案——

       在原有的10台板管蒸发冷却式螺杆冷水机组位置,采用中央空调余热回收的专利技术,接驳20台空调热回收设备在机组的上部或旁边,配置40个温控电磁阀门,增加1组供回水管至新增加的2个130吨保温水箱,增加2组变频热水泵,将热水输送至2台TRZX(95/85)233热水型溴化锂吸收式冷水机组制冷,制冷量2330KW,供数据中心使用,减少原数据中心4台制冷量:1250KW,板管蒸发冷却式螺杆冷水机组的运行时间及电耗,安装自动控制及智慧綜合能源管理监控系统,当储水箱储满水时,新增的循环热水泵自动开启空调热回收设备加热循环控制系统,达到设定热水温度时自动关闭,保证热水系统温度能满足数据中心制冷使用,有效降低数据中心制冷设备的电耗。

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3. 工程经济效益分析

      完成天然科技中央空调节能改造后,可满足该数据中心的制冷及余热全回收制热水转制冷使用的情况下,每年还可节省费用分析如下:

      *设备运行条件:夏季每年制冷运行天数为240天;余热全回收制热水时间为24小时。

(1) 节能改造板管蒸发冷却式螺杆冷水机组节电10%分析

      Phη=机组机组耗电6台×234Kw×10%×24小时×0.68元/Kwh=2291.3元×240天=549912元

      按上述计算, 该数据中心每年夏季制冷时可以节约空调运行电费10%约为549912元。

(2) 数据中心板管蒸发冷却式螺杆冷水机组余热回收转制冷技术节能分析

       采用天然科技的专利技术节能改造板管蒸发冷却式螺杆冷水机组余热回收免费制85~95℃热水,推动热水型溴化锂吸收式冷水机组制冷供数据中心使用;将原6台制冷量:1250KW,按6台满负荷运行估算每小时约可制取85~95℃热水为:6台×1250KW(制冷量) ×860kcal/h×0.8÷10÷1000L=516立方米/小时,推动2台TRZX(95/85)233热水型溴化锂机组制冷,制冷量2330KW,替代原4台XX牌板管蒸发冷却式螺杆冷水机组制冷,节省4台机组的电耗约:

       4台×234Kw=936 Kw×24小时=22464Kw×0.68元/Kwh× 240天=3666124元/年节省的电费;

(3) 有效节能减排,享受“碳交易”政策补贴

       完成改造后系统全年制热水约2972160吨,不仅节约了大大节约了空调电耗费用,可节省标煤约11967吨,减少CO 2量约31328吨,减少SO 2量约262吨,能有效控制温室气体排放,享受“碳交易”政策:

       *目前北京市碳交易的价格约70元/吨

       出售CO 2量约31328吨×70元=2192960元/年碳收益

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       综上所述,该数据中心板管蒸发冷却式螺杆冷水机组采用天然科技中央空调余热回收的专利技术,节能改造10台板管蒸发冷却式螺杆冷水机组,工程总造价人民币约842万元,机组正常运行约个16月左右(4216036元/年÷8个月=527004.5元X16个月=8432072元/年)便可回收节能改造工程的费用,以后每年可为数据中心节省约421万元空调制冷的电耗费用+219万元/年碳交易收益=640万元/年收益。

       在冬季或不冷不热时期可采用天然科技热泵单制热水功能制55~65℃热水,供旁边的供暖公司换热站使用,(二级网)供水温度/回水温度为55℃/45℃按立方米元出售热水,在不影响数据中心正常运作的前提下,还可再额外增加收益。

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       随着天然科技中央空调节能改造项目的大规模应用,可有效改善数据中心制冷设备的能源消耗问题,并减少相应带来的碳排放及热岛效应,齐为地球降温,应对气候变化,真正做到为数据中心节能减碳,树立良好的典范作用。

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