2020年12月8日-10日,第十五届中国IDC产业年度大典在北京国家会议中心正式召开。作为数据中心云计算产业内知名的盛会以及IDC企业、电信运营­­商、互联网、金融、政府和厂商等产业上下游的高效沟通平台,与会嘉宾包括政府领导,行业专家和企业代表数千人。以“数据中心新技术与应用”为主题的分论坛于10日举行,珠海格力电器股份有限公司高级产品工程师宋丽圆发表了以《格力高效集成冷站助力数据中心冷却节能新发展》为题的精彩演讲。

宋丽圆

首先在座的各位领导,各位技术专家,以及格力现在以及未来的合作伙伴们,大家下午好!首先非常荣幸也非常高兴可以这里和大家分享我们格力电器股份有限公司在数据中心领域的核心技术产品,我今天的演讲主题是格力高效集成冷站,助力数据中心冷却节能新发展,如何助力?我们要优先知道数据中心未来的新的发展方向。

我觉得通过昨天和今天各位专家的介绍,数据中心的发展方向不用我更多深入的介绍,按照我的理解可以用奥林匹克的格言总结,就是更快、更高、更强。首先数据处理的速度更快,同时数据中心的建设也更快,并且它整体的建设趋近于绿色、高效、节能,实现的功能更加强大,可以适用于不同的使用场所。对于制冷系统,大家要清楚我们格力的定位,我们定位是为数据中心建设服务的一个设备供应厂家,对于制冷系统这块,我们格力的冷水机组同样也要实现更快、更高、更强,我们为客户提供快速交付、机组的高效节能,可以实现系统控制策略的强大。今天这些所有的内容也是我今天要介绍的内容,分为三个部分,格力高效节能的数据中心专用永磁同步变频离心机组,磁悬浮变频离心式冷水机组,模块化集成冷站。冷水机组在数据中心制冷系统当中仍然处于不可替代的地位,下面进入第一部分,格力数据中心专用永磁同步变频离心机组的介绍。

这是实物的样子,我们格力还有其它的离心机,但是针对数据中心我们有一款专用的离心机组。它专用的点在于数据中心在设计工况的过程中和常规的舒适性空调完全不一样,它的冷冻水出水温度是高的出水温度,不是常规7度,而是12到20摄氏度,我们的冷水机组专门针对这样的工况设计的。从300冷吨到2500冷吨,有380伏和10千伏,不管在座有什么大的、小的、中型的数据中心项目,或者高压和低压电源,格力完全可以满足你的要求。另外我们不是普普通通的离心机,是推出之时就鉴定为国际领先水平的一款机组,并且它搭载的技术大冷量、高速、永磁、变频离心机技术在2019年荣获国家技术发明奖二等奖,这一个奖项是我们所有空调企业或者家电企业可以获得的最高的国家级的奖项,目前只有格力的离心机才有。并且想要获得这个奖项,这一项技术一定是国内首创,甚至是全球首创的技术,并且这一项技术在实际应用当中为社会带来了非常可观的节约能源的效果才有资格评选并评得这个奖项。从这个奖项当中,我们也可以看得出来格力的离心机组是处于行业领先,国际领先水平的。并且我们的数据中心专用的离心机在它的科技成果鉴定书当中提到格力高温出水的离心机是国内第一台,同时也是国际上第一台专门为高温水设备开发的机组,也就是说我们是国内和全球第一台专门为数据中心开发的机组。同时高出水温度,冷水机组的行业标准参与编制的设备厂家只有格力,唯一一家。这足以见得格力它的冷水机组在数据中心方面是完全处于国际领先水平的。讲到这里,作为一个格力人是非常骄傲,非常骄傲,非常自信的告诉大家格力的离心机组就是处于国际领先水平,后面也会展示我们的核心技术有哪些。

主要从数据中心本身的四个特点出发,首先显热负荷密度高,我们都知道想要解决这样的问题有效地措施就是提高冷冻水的出水温度。第二部分,安全性要求高,以及运行能耗高。我们就需要冷水机组设备可靠、节能的运行。另外全年运行,过渡季节或者温度比较低的中部地区它可以实现自然冷却的逻辑控制,这些都可以提供。

下面一一介绍。

首先针对显热负荷密度高,为什么提高冷冻水的出水温度是非常有效的措施?我们可以从机组的能效值上得出结论,常规机组按照7度设计的时候,由于数据中心本身的需求要把温度提升到16摄氏度,这个时候我们可以从它的能效值看得出来,7度出水设计能效值是6.3,但是运行在16度的工况下能效值是7.6,整体的能效值提升了20%。但是大家注意这样的方式是在常规,按照7度出水的冷水机组设计的情况下运行在16度的工况,而不是专门为数据中心开发的机组,它的问题是虽然能效有所提高,但是我们可以通过右边的这张图看得出来,红色的实际运行曲线偏离了黑色的设计的运行曲线,偏离了高效率区间,这个时候说明虽然能效有所提升,但是结果却不是最好的。大家知道我们董总管理的理念就是不管做什么都要做到极致。我们既然有这种问题出现,我们就提出了这样的一种概念,在设计之初就让它运行在高效率的区间,不按7度出水设计,按中温出水设计,后面所讲解的这些数据都是以16度的中温出水举例的。

这个时候要考虑到专门为数据中心打造这样一款机组它的压缩机也是有所变化的,格力打造的压缩机叫做小压比离心压缩机,专门为中温水工控设计。相信大家对于这个宣传肯定不陌生,其它的友商也是宣传了这样的概念,但是在这里跟大家说,这种概念是格力最新提出的,其它友商也做原因是什么?我们格力处于整个行业的领跑者的形象,它追随着我们的技术路线开发设计自己的机组。

这样一款专用的机组带来的能效值提升,把7度出水的机组运行在16度的工况下,它的能效值可以做到7.6,但是如果用了我们格力专门为数据中心开发的定频机组,它的能效值可以做到8.58,在原有能效提升的基础上又提升了13%。这还是定频机组的能效值。如果采用格力专门为数据中心开发的永磁同步变频离心机,它的能效值更高,可以高达9.47,在能效提升地基础上又提升了26%。这项技术的应用或者这个机组的应用绝对可以帮助在座的各位打造绿色、高效节能的数据中心。

下面是对于安全性的要求,数据中心对于安全性的要求非常高,不管是设备的安全还是电器的安全要求都十分高,我们下面看一下设备的安全。首先,格力的冷水机组第一个设备安全措施就是高速直驱技术,这是一个颠覆性的技术,因为传统的离心压缩机采取的压缩机结构体系是齿轮传动的结构体系,但是我们格力的变频离心机采用的是直驱结构,取消了传统离心压缩机的增速齿轮。在机械损耗上可以看最右边的图,相比于传统的压缩机它的机械损耗红色的线,永磁同步变频离心机它的损耗可以直降70%,机械损耗的降低意味着机械效率有提升,这个时候会影响整个系统的能效值。另外,取消了增速赤露的结构可以大大降低齿轮互相啮合中的故障,从而提高设备的可靠性。

第二个,大功率永磁同步变频离心机,这同样是颠覆性的技术,我们和中车联合开发的永磁同步电机,准确说是大功率永磁同步电机,跨向了永磁同步变频时代。这项技术是经过高铁领域可靠性验证的,大家完全不用担心运行过程中的可靠性。另外,我们的电机设备过程当中才有的绝缘等级也是行业最高水平。

第三个可靠性措施是关于电器方面,国家对于我们的入网谐波都有一定的要求,我们采用的绿色四乡贤变频器可以直接满足国家对入网谐波的要求,小于等于5%,相比于传统的二极管变频,它的入网谐波是大于30%,需要额外增加滤波器,我们的这个变频器完全不需要增加这个滤波器,可以降低一部分的成本,同时保证了整体变频器的可靠性。

另外,我们的变频器功率因数高达0.998,相比于传统的0.92的数值有非常大的提升,意味着后期建设过程当中不需要加功率补偿器,这两部分可以为数据中心的建设节省一定的成本。

第四个可靠性措施,前面各位专家也提到了断电的问题,如果说数据中心突然断电,那我们的电力系统需要有一个备用电源的措施,对于我们冷水机组的要求就是在你的断电恢复之后需要快速重启,我们格力的冷水机组可以做到快启时间是60秒快速重启,是行业领先水准,同时可以达到180秒内提升到80%负荷,不会引起突然断电而导致机柜发热量过大的事故出现,保证了整个数据中心在运行过程中的可靠性。

节能性,前面讲到了数据中心专用的离心机组在整体能效上处于高达9.47的水准,为什么它可以做到这样的高能效值?原因在于我们有的永磁电机直驱结构和压缩补气增焓的效率,采用格力专用的离心机组是非常明智的选择,也是在座各位最优的选择,采用格力为数据中心打造的专有的永磁同步变频离心机组更是各位明智的选择,最优的选择。

下面还有一个全年运行,这个技术点主要针对的是我国中部地区,它在冬季或者春秋过渡季节外部环境温度比较低,但是这个时候数据中心的机柜是常年产生热量的,我们的冷水机组不能停,这个时候对于冷水机组的要求是外界环境温度比较低的情况下,它的内外压差必须要保证电机的冷却,在这里跟大家说如果一个机组电机烧毁了,那就是致命性的故障,但是我们的机组完全可以保证这种故障不会发生。原因在于我们采用的永磁同步电机本身的发热量非常的小,即使在很小的压差情况下仍然可以保证电机的冷却。我们机组的运行工况可以做到什么程度呢?大家看下面的数据,冷冻水侧出水温度在14.94的情况下,冷却水侧的进口温度在15.07的情况下,这样的进出水温达到了0水温差的情况下,我们机组仍然可以稳定可靠的运行。这样的措施就完全可以保证我们数据中心全年稳定可靠运行。这是数据中心专用永磁同步变频离心机组的介绍。

我们看一下实际的应用案例,首先第一个是2020年中国移动低压离心机的集采项目,格力成功中标,19台离心机,5台螺杆机组。第二个哈尔滨的2019年联通云数据冷水机组集采,4台永磁同步变频离心组。贵州的云计算中心项目,才有格力8台永磁同步变频离心组。阿里巴巴江苏南通的数据中心项目,采用格力6台永磁同步变频离心机组。中间的是京东自用业务的数据机房,在宿迁的项目,采用的是格力12台冷水机组以及3套群控系统,这个数据中心在二期、三期才用的,一期项目用的外资品牌,但是根据京东运维人员的口述,格力二期、三期运行的离心机组相比于外资品牌的离心机组节能效果达到30%,而且运行到目前为止仍然没有出现过故障。这个项目的数据足以证明我们离心机组的节能性和可靠性。

大家知道万国数据是整个IDC行业第三方的标杆企业,它对于冷水机组的采购是非常严格的,在2019年北京大兴的项目当中,我们也是成功中标了2台1300冷吨的高水温的离心机组。所有的技术讲解还有项目案例展示都是希望大家可以充分的了解到格力数据中心专用的离心机组是非常好的一款机组,绝对是在座各位最优的选择。

我们下面看一下磁悬浮离心机组,请现场的工作人员帮我放一个视频。

(视频播放)

给大家放这样的视频主要想展示我们磁悬浮离心机组它里面的核心部件,轴承、电机、变频器都是由格力自主研发,自主生产,自主制造的,这个是和其它友商最大的不同,格力在磁悬浮离心技术上实现了完全的自主知识产权,我们下面看一下磁悬浮离心机组整体的冷量范围可以从100到1300冷吨,这个1300冷吨需要跟大家强调的是我们的1300冷吨是单机头实现的1300冷吨,其它厂家完全做不到的事情。

它的主要核心技术是图上展示的这些,下面给大家看一下单机头大冷量的机组和小冷量的能效对比,可以从国家能效标准看得出来,它对于冷量越大的机组能效值要求越高,意味着离心压缩机越大它的能效值越高,我们会把磁悬浮离心机组最大的冷量越做越大。

另外常出现的问题单机头大冷量还是多机头并联实现大冷量?这两种各有优缺点。单机头可以40%到100%高负荷的区间以及低水温的区间实现高能效的运行,多机头并联可以实现高压比,小负荷区域高能效值,但是这是客观的分析,但是针对数据中心的运行工况来说,我们大家知道数据中心是常年运行在高负荷区间的,所以说这两种方案让大家来选的话一定是单机头大冷量这种方式更好。

其它厂家做不到单机头大冷量就是没有突破主动式轴承的瓶颈,只有格力才有这个技术。另外对于磁悬浮的可靠性保证有多重保护,由于时间关系不再给大家过多的讲解,我们同事也给大家发了格力的画册,感兴趣的可以翻阅一下。

具体的项目案例,大家科一通过画册了解一下。

下面给大家看一下格力的模块化集成冷站。刚刚前面嘉宾说到了冷水机组建设过程当中有很多管路和阀门建设过程当中是非常麻烦的,但是所有的这些麻烦我们设备厂商完全可以承担,为各位在数据中心建设过程当中提供一个模块化的集成的冷站。具体的产品就长这个样子,如果大家想要更多了解可以去我们展位C35,我给大家更加详细的讲解。我们把主机、水泵、管路全部集成在一个集装箱或者模块当中,在数据中心建设的过程中现场不需要进行管路的连接和焊接,只需要简单的接两个水管就可以正常的使用,这是我们模块化集成冷站最大的优点。

首先一体式冷站可以从100到1000冷吨,适用于小型数据中心。对于模块化的冷站可以做到1000到5000冷吨,两种形式可以采用,主机和冷冻水泵、冷却水泵分开三个模块进行集成。另外主机单独集成一个模块,其它的设备集成在另外一个模块,所有的集成冷站的模块都可以大大缩短整个数据中心在建设过程当中的施工周期。针对寒冷地区可以采用的自然冷却模块,比如乌兰察布的项目用到的就我们自然冷却的集成冷站。

由于时间关系,我不给大家过多的讲解。总之,我们的集成冷站的建设理念是从高效机房的理念开始,能效整体机房能效水平都是在5.5以上,同时集成冷站最大的好处就是现场的施工时间调试的时间都是在场内完成,不需要数据中心建设方承担这部分时间和风险,都是由整个设备厂家承担。

下面看一下实际的应用案例。首先,东莞松山湖数据中心的项目,采用了30台高温离心机组和72套模块化的集成冷站,以及横琴冷站都有我们的离心机组和磁悬浮离心机组。

还有乌兰察布的数据中心,由于地理位置的特殊以及当地环境的特殊,采用的是格力14套自然冷血的集成冷站。

由于时间关系,讲的比较匆忙,总之希望大家可以了解到格力在冷水机组这个领域完全是处于行业领先的水平,并且格力始终是保持这样的理念,掌握核心科技,引领整个制造空调企业的发展,并且让世界爱上中国造的理念。最后非常期待格力和在座的各位可以开展深度的合作,我的演讲到此结束,感谢各位!

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