根據中國通信企業協會發布的《關于征集大數據中心高質量發展企業案例的通知》（通企[2022]101号），截止9月30日共收到各類案例63個，經專家遴選，雲數據專委會即日起，選擇部分典型案例對外發布，并組織案例申報單位于2022年11月14-15日在北京舉辦的DCIC中國數據中心産業發展大會期間進行經驗交流和案例展示，後續組織會員企業負責人到案例現場參訪學習。

█ 企業名稱

中國電信股份有限公司北京分公司

█ 案例類型

數據中心餘熱利用、提高能效碳效水效水平

█ 案例簡介

2021年度中國電信股份有限公司北京分公司，在亦莊雲計算樞紐樓中應用間接蒸發技術、CO2載冷技術及餘熱回收技術，對大樓進行了綜合節能改造，年度節電量在400萬度以上，将PUE由1.4降低至1.3。其中間接蒸發技術為北京地區首次規模利用，也是國内首個間接蒸發複合機械制冷的改造案例；CO2載冷技術為國内首次大規模使用。創新技術的使用為北方地區數據中心節能改造提供了良好的案例，具備一定的示範效應。

█ 案例介紹

亦莊雲計算樞紐樓位于北京市亦莊經濟開發區，是中國電信股份有限公司北京分公司（以下簡稱北京公司）在京重要的通信樞紐節點，承載了國際互聯網出入口以及國家安全項目等重要設施。園區占地面積49.5畝，建築面積9萬平方米，劃分A、B、C三個區域，總投資超過10億元。園區規劃用電總需求為12萬KVA，A、B、C三個區域分别各配置4萬KVA。其中，一期A區4萬KVA外電引入，于2015年到位并投入使用。空調機房位于地下三3層，采用集中式冷水機組 房間級空調末端的供冷架構，終期規劃9台單機制冷量6300kW（1800rt）的高壓離心式冷水機組，并具備冬季使用闆式換熱器和冷卻塔實現自然冷卻功能。其中一期已投入運行3台機組，按照兩用一備配置。目前園區一期已上架約3500架，改造前的PUE約1.4。

為實現“碳達峰，碳中和”的宏偉目标，提升綠色運營水平，北京公司積極響應國家和集團的号召，率先在北京地區運營商中，創新使用間接蒸發冷水機組、二氧化碳載冷等技術對亦莊雲計算樞紐樓進行改造，同時在冬季對IT設備産生的餘熱進行回收利用為辦公區域供暖，改造後大樓整體PUE降低到1.3以下。

DCIC2022中國數據中心産業發展大會

主要技術

（一）間接蒸發冷水機組

蒸發冷卻技術是利用空氣與水的直接接觸，由于兩者間的水蒸氣分壓力差以及溫差利用水的蒸發潛熱進行制冷，按照被處理空氣與水的接觸方式不同，蒸發冷卻一般可分為直接蒸發冷卻與間接蒸發冷卻。本次節能改造采用的設備為間接蒸發冷卻冷水機組。

在樓頂平台增設10台單台制冷量400kW的蒸發冷水機組接入原冷卻水系統，改造示意圖見圖2，增設供水管和回水管，通過三通實現跟原冷卻水供回水管路互通。供回水管路間并聯布置10台間接蒸發冷水機組（九用一備）。新增設備的控制系統在原有群控系統上開發，每台均單獨設置電動閥控制啟停，可實現遠程自動監測和控制。該方案最大限度保持原系統架構，原冷卻塔可作為備份使用，安全性得到充分保障。由于機組采用模塊化設計，可實現工廠預制、現場拼接，施工周期可縮短3個月。

改造後，由蒸發冷水機組代替原有冷卻塔，通過控制系統實現在全年不同工況下降低機械制冷機組運行時長和功耗，實現蒸發冷水機組全年節能運行。根據室外濕球溫度由低到高，系統可實現完全自然冷卻、自然冷卻複合機械制冷和機械制冷三3種節能運行模式。下表各種工況下的運行情況及節能效果。

改造前機械制冷系統運行能耗與改造後蒸發冷水機組和機械制冷運行能耗對比見表2。預估系統改造後，空調系統年節電約323萬kW·h（水泵和空調末端未進行改造，故其能耗水平可認為改造前後無變化）。按照當前該數據中心執行的北京市大工業用電平均電價0.74元/（kW·h）計算，折合節省電費240萬元，制冷因子下降0.12，年均PUE可降至1.28。

（二）CO2載冷技術

CO2常溫常壓下是氣态，在常溫一定壓力下可以凝結成液體(乃至固體)，壓力撤銷後迅速蒸發(升華)，帶走大量熱，達到降溫的目的。亦莊雲計算樞紐樓建設了一套CO2載冷系統。CO2載冷系統屬于間接制冷系統，由R134a制冷端和CO2載冷端兩部分構成，制冷側采用小型磁懸浮變頻離心式壓縮機制冷；制冷側和載冷側通過熱交換器進行熱量傳遞，CO2泵供液進入數據機房内的CO2空氣冷卻器，液态CO2蒸發吸熱冷卻機房内空氣，由原空調風機向地闆夾層送風對服務器進行高效冷卻。

改造方案為完全保留現有機房空調系統，在樓頂為兩間機房增加一套總制冷量為600kW的CO2載冷空調系統，同時在原機房精密空調冷凝器上 端加裝CO2冷卻器，使原空調冷凝器作為備份使用。

CO2制冷作為制冷行業具有發展潛力的新型技術之一，具有節能、環保、可靠、安全等特點。采用蒸發式冷凝器以及CO2作為載冷劑，提高系統蒸發溫度，同時降低冷凝溫度大幅度降低制冷系統壓縮比，實現整體能耗的降低；利用CO2蒸發潛熱大的特性，與現有冷凍水系統相比，所需載冷劑流量大幅降低，從而使泵的能耗大大降低；制冷循環采用變頻磁懸浮離心式壓縮機制冷，相比傳統的離心機組，提高了蒸發器、冷凝器的換熱效率。同時管路系統更加簡單；CO2具有化學性質穩定、無毒、不可燃、價格低廉的優勢，同時其臭氧消耗指數為0，溫室效應指數隻有1，對環境非常友好。

亦莊雲計算樞紐樓應用的CO2 載冷系統可充分利用制冷側壓縮比小、能效高，載冷側壓損小、載冷量大的優勢，同時可以更長時間利用自然冷源，應用于數據中心可實現制冷系統整體能耗的大幅度降低。根據運行實測數據，CO2載冷制冷系統年節能65萬度，節省電費47萬元。

（三）水源熱泵技術

水源熱泵技術是利用地球表面淺層的水源, 采用熱泵原理, 通過少量的高位電能輸入, 實現低位熱能向高位熱能轉移的一種技術。水源熱泵的應用可行性主要集中在經濟性及其投入使用後系統與環境的相互影響作用。

亦莊雲計算樞紐樓辦公區域夏季制冷由集中供冷系統提供，冬季制熱是由水源熱泵機組提供。北京冬季供暖時間一般是從11月10日到第二年3月20日約130天，由于園區物業、現場維護班組、客戶駐場均為全年7*24小時值守，故整個供暖期内熱泵機組需要持續不間斷工作，供暖對象包括大廳、物業值班室、維護值班室、客戶工作室、會議室、食堂等，同時在衛生間、淋浴室還有24小時生活熱水供應。

由于亦莊雲計算樞紐樓内沒有市政供暖和燃氣管路，隻能采用空調自采暖方式供暖，故水源熱泵節能情況可相比于相同制熱量的風冷空調機組。北京冬季室外平均溫度為-5至2℃，風冷空調内的冷媒需要克服室外較低的溫度，即從室外0℃以下的環境蒸發吸收熱量，再經壓縮機升壓升溫到45℃，再通過室内機冷凝放熱從而對辦公區進行供暖，如此高的蒸發冷凝溫差會導緻機組壓縮機在較高的壓縮比工況運行，制熱效率較低。而水源熱泵是從15℃的機房冷凍水回水吸熱，其蒸發溫度始終保穩定在8℃左右。提高蒸發溫度、降低冷凝溫度均可明顯提升制熱效率。水源熱泵的節能表現在兩方面，一方面相比于風冷空調在制熱時節省的能耗，一方面是給機房額外供冷（即餘熱回收）所節省的制冷能耗。

水源熱泵系統巧妙的将IT設備産生的原本應排放到大氣中的低品位熱能提升品質，轉變為“暖流”進入辦公區供暖，不僅大幅提高制熱能效減少制熱功耗，同時還有效減少機房制冷能耗。經過測算，相比常規風冷空調系統一年可減少能耗約36萬度，節省電費26萬元。

成效及啟示

多種節能技術并舉，目前每年節約電量在400萬度以上，減少二氧化碳排放2500噸以上，亦莊雲計算樞紐樓的PUE由1.4壓降至1.3。同時間接蒸發冷水技術在亦莊雲計算樞紐樓的應用範圍還在逐漸擴大，後續節能效果将更加明顯。亦莊雲計算樞紐樓應用的間接蒸發冷水項目是該技術在北京地區首次大規模應用，同時也是國内首個間接蒸發冷水技術複合機械制冷聯合制冷案例。使用的CO2載冷項目是CO2載冷技術在我國大型數據中心的首次應用。以上技術的應用，對于探索資源節約、環境友好的數據中心高效暖通技術和實現企業降本增效、助力國家實現“雙碳”目标具有積極示範性效果。

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