能源管理控制中心节能技术应用

能源管理控制中心节能技术应用

陈祖根1,葛昕2,郑进标3

杭州蓝禾新能源工程技术有限公司，浙江省杭州市，310000

摘要：随着社会的不断发展，人们的质量水平生活也随之提高，对环保意识的重视度越来越高。习总书记提出的生态文明思想更是对节能减排、绿色发展提出了更高要求。大力提倡开展节能工作是目前保障国家能源的首要任务，节能工作的大力发展是保护国家能源的重要基础条件，大力发展运用新的节能技术，将使用能源中出现的选购、存放、能源转换及使用等运用科学、合理的管理技术及方法进行管控。

关键词：能源管理；控制中心；节能技术

引言

工业是我国国民经济的主体，也是能源消耗的大户。面对国家战略任务和节能降耗指标的要求，工业节能转型升级任务紧迫、艰巨且重要。切实采取有效的节能措施，提高能源的利用效率，是当前工业体系节能改造的迫切需求。

1能源管理控制中心概述

1.1能源管理控制中心技术

能源管理控制中心是采用自动化、信息化技术和集中管理模式建立的管控一体化的系统性能源管控系统。能源管理控制中心可以实现能耗在线采集和监测，从而实时、准确地把握重点行业、重点企业及关键工序的能耗，并在此基础上，利用先进的计算机技术和网络技术，把分散在用能单位不同管理部门和分厂（车间）的能源管理职能，集中到一起。能源管理控制中心能够通过利用已建立起的数学模型，对采集的能耗数据分析，预测未来能源利用趋势，制定最佳的调控方案，最终实现对能源利用过程的自动控制。它是集能耗数据采集、实时监测、分析调控为一体的能源数据处理调控中心。

1.2能源管理控制中心技术优点

能源管理控制中心打破了传统的能源管理模式，实现了由传统的条块分割式管理向扁平化管理的转变；由分散式管理向集中管理为核心的一体化管理转变。它不仅能够推动企业实现精细化节能管理、促进节能降耗，也能为政府把握能源消费趋势、加强能耗预测预警、科学制定产业政策提供基础，从而推动工业转型升级和绿色发展、构建资源节约型和环境友好型工业体系。

2数据中心空调节能技术

2.1分离式热管节能技术

分离式热管技术是将传统热管的蒸发段和冷凝段分开，利用蒸汽上升管和液体下降管连接，形成完整的循环回路。热管内的工质在经过蒸发段后吸热成为蒸汽，经过蒸汽上升管进入冷凝段，在冷凝段吸收冷量后重新凝结为液体，经过液体下降管进入蒸发段，依次往复循环。使用分离式热管技术，实现了空调系统的全封闭，有利于提高机房内的洁净度，降低室外空气带来的污染。与一般空调相比，分离式热管机组取消了压缩机部分，也没有泵功耗，仅依靠重力循环，当室内外温差在5℃以上时，相比一般空调系统更节能。上海电信某数据机房安装了18台分离式热管机组。其中，热管的换热效率为28%～38%的有5台，38%以上的有7台。根据现场情况可知，分离式热管最高可利用温度为35℃，对应的全年可利用时间为3633h(上海)，热管的年平均换热效率约为23%，分离式热管空调系统的平均能效比高达5．0，相比普通空调机组(普通冷水机组能效比3．8)每年节约电量约31．6%。

2.2冷池节能技术

当前冷热通道分开的做法已被大部分数据机房采纳，但冷热风的短路和混合现象仍严重，传统上送上回的形式下，送风量的短路率可以达到30%～40%;即使是非机架下开孔的下送风，也会产生气流短路现象。空调送风出现短路，冷热风混合提高了送风温度，降低了送风效果。采用冷池的气流组织形式可以大大降低混风影响，空调送风密闭在玻璃冷池通道内，杜绝了气流短路和冷热风混合。上海电信某互联网数据中心机房于2014年进行了改造，采用了冷池送风技术。机房机柜采用冷热通道分开的布置方式，冷通道上方用玻璃顶板封闭，前后用玻璃门封闭，形成冷池。冷池内地板开孔，实现地板下送风。冷空气经冷池由机架前门进入机柜，冷却服务器，经机架后门排至热通道，最后进入空调回风系统。为分析采用冷池技术的节能效果，对采用冷池和未采用冷池的同型号机柜进行了测试，主要测量服务器前后的空气温度和机房空调耗电量。在机柜高度方向共设置12个温度测点。

2.3机架下送风技术

对上海电信数据机房的调研结果发现，大部分早期机房使用的是机房上送风方式，空调冷风通过房间上部主风管送到分支管，经散流器向下送风，再通过空调上部风口回风。该送风方式造成机柜核心发热区局部过热，同时冷热流交叉，影响降低空调效果。如今的高密度数据机房发热量进一步加大，传统的送风方式很难满足需求，因此在数据机房设计中应考虑机架下送风的送风方式。机架下送风是在机房空调机组底部做一支架，形成空心地板机架;空调风机直接向地板内送风，由于地板近似于一个静压箱，空调送风通过地板上的开孔均匀地送到机柜内部，带走机柜热量，然后回风经过机房上部回到空调机组内，如此循环。机架下送风方式实现了空调冷量的高效利用。上海电信某数据中心原来采用机房上送风方式，2014年进行了机架下送风改造:机柜前门密闭，后门开孔，采用下送风、后出风，使用内循环的方式组织气流;机柜顶部安装风扇，提高吸风的效率。改造前后的实测数据表明，机架下送风方式较上送风方式降低能耗约32．7%。

3针对节能设备的选用

今年来我国的低碳节能受到了人们的高度重视，因此能源节能设备的应用出现了普遍化，尤其是变频设备的应用，能人性化地解决人们对能源的节能，并具有较好的成果收获，对保障国家能源充足鉴定了坚实的基础。

3.1进一步加强对变频设备的应用及推广

随着现代化科技的飞速发展，变频调速的科学技术也在与时俱进，逐步成熟。在企业中的风机设备、给排水水泵设备的应用中都能显著地体现出变频调速节能效果。虽然变频设备在工业生产中得到了较为广泛的运用，但还存在进一步挖掘的空间，尤其是风机、水泵设备的挡板装置及阀门装置都占据离开较大的能源消耗。在运用变频调速的节能设备时，可直接通过对风机及水泵运行速度进行降低，从而实现了风量及水量的减小。

3.2充分运用节能形式的电动机

数据显示，在全国总体的用电量中，其中电动机的用电量占据较大比重，并占工业用电量的65%，在全国用电量中占据大约50%，因此，大力推广使用高效率电动机设备及具有节能性质的电动机，不仅能使我国经济建设的发展及国家能源的节约具备了促进效果，还能有效提升人们的环保意识。针对电动机节能而言，较多的国家都对此高度关注，创建相关的电动机系统能效标准并开始实行。我国为了能促进节能电动机的广泛应用，也制定了有关电动机的能效标准，在人们对能源节约的重视下及对环保意识的逐步增高，节能性质的电动机设备能在未来的各个企业及社会中的各大领域中广泛应用，让节能电动机设备为节省国家能源及环境保护中发挥本质作用。企业可以根据需要选择高效、超高效电机、高压稀土永磁电机、开关磁阻智能电机等，逐步替代企业在用的Y系列及以下型号淘汰电机，通过降低定子铜耗、降低风磨损耗、降低杂散损耗、降低转子铝耗、降低铁损，降低电能消耗，拓宽调速范围，减小启动电流。

3.3电力系统优化节能技术

结合企业实际，可以开展电力系统（变压器、无功补偿）优化、LED等高效照明技术的应用研究，加快高耗能机电设备（机床、电焊机、泵、锻压设备、制冷设备等）淘汰更新。

3.4大力推广天然气的应用

天然气的使用具有较多的自身优势，例如能让人们使用便捷，方面储存并且具有清洁污染小等。煤炭的热效率只有50%左右，而天燃气的热效率能达到75%以上，煤炭能利用的火力发电热效率也只有32%左右，石油的热效率也只能达到65%左右，天然气燃烧后的产物中只具有水成分和二氧化碳成分，因此，使用天燃气不仅能有效地将热效率大大提高，还能起到保护环境的作用。

3.5高效节水技术

开发和完善高浓缩倍数工况下的循环冷却水处理技术；研究应用直流水改循环水、空冷、污水回用、凝结水回用、苦咸水、再生水的利用等循环水高效利用技术。开展供水、排水和水处理的在线监控技术、高效智能节水型设备和节水器应用研究。

3.6建筑节能技术

在建筑物的规划、设计、新建（扩建）、改造过程中，执行节能标准，采用节能型的技术、工艺、设备、材料和产品，提高保温隔热性能和采暖供热。加强建筑物用能系统的运行管理，利用太阳能（光热、光电）等可再生能源，在保证室内热环境质量的前提下，减少供热，空调制冷制热、照明，热水供应的能耗。

4能源管理控制中心节能技术应用策略

4.1二级泵变频技术

在一级循环泵的基础上，在换热站内安装二级泵，用于承担本换热站所需流量的输送任务，并且根据供暖建筑与换热站之间距离来选择水泵扬程。在满足供暖需要的前提下，降低了热源循环阻力，从而达到节能效果。在常规的换热站变频系统中，热源循环泵在工作时需要克服管网阻力、锅炉内部阻力，以及最远端用户的资用压力。在选择热源循环泵时，要根据最远端用户的资用压力来确定整个变频系统的供水水压，这就使得近端用户必须安装调节阀将压力降低至安全水平，从而造成了能源的浪费。相比之下，在二级泵变频系统中，一级主循环泵只为热源内部循环提供动能，间接降低了对水泵扬程的要求，锅炉运行时承担的压力较低。二级循环水泵可以在锅炉房停电时，提供动力保证锅炉水正常流动，对保障锅炉运行安全有积极效果。

4.2气候补偿技术

气候补偿系统中包含2个核心设备，即电动调节阀、气候补偿器。其中，电动调节阀的功能是维持一次水供回水温度不变，并在此基础上调节水流量。这样换热站供给二次水的热量也会发生相应的变化，从而达到调节二次水温度的目的。气候补偿器是利用内置的温度传感器，实时监测室内外的环境温度，并将温度参数传输到换热站的控制系统。由计算机自动核算二次水供回水温度，并调节电动阀的开度，确保供热量与热负荷维持在动态平衡的状态，直到二次水供回水的温度达到设计要求。

4.3签订项目改造合同

经过前期调研与节能改造的可行性分析后，双方就改造具体事宜展开合同谈判。主要包括改造范围、施工进度、节能设备的选择与费用、节能量的计算方法、项目的验收标准等。除此之外，还要确定合同形式，目前国际上通用的基于合同能源管理模式的项目节能改造合同主要有3种，即节能效果保证型、节能收益共享型和设备租赁型。本项目中选择节能收益共享型，要求节能服务公司在完成供热系统节能改造后，按照合同约定内容从节能收益中收取一定的利润，以便于回收投资成本。在合同约定时间到期后，再将项目移交给客户（业主），同时负责做好技术培训和后续维护。

4.4设备采购、安装与调试

在双方签订合同之后，开始按照合同内容进行供热系统的节能改造施工。节能服务公司首先围绕节能目标和客户供热系统的实际情况，设计详细的改造方案。完成设计图后提交给相关单位进行审查，在审查通过后继续下一步的设备采购与安装。本次节能改造中需要采购的设备有多级卧式离心泵、动力配电柜、气候补偿器、低压蝶阀门、温度传感器、GPRS远程控制箱等。

结语

数据中心是耗能大户，其中空调用电是主要用能设备。结合上海电信某机房的实际案例，分析了数据中心应用分离式热管技术、冷池技术和机架下送风技术的节能潜力，结果表明上述空调节能技术能够有效降低数据中心空调能耗。数据中心节能技术的应用效果需要有效的能耗管理，从能耗监测管理、能效评估管理和能效评估应用三个层面，提出了数据中心能耗管理平台的设计。

参考文献

［1］廖了．大型计算机机房空调设计模拟研究［D］．重庆:重庆大学，2013．

［2］中国电信集团．中国电信2011年节能减排技术指导意见［G］．2011．

［3］中国电信集团．中国电信上海公司机房节能技术应用指导意见［G］．2012．