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深圳市某数据中心一期、二期项目节能报告案例

关键字：【数据中心一期、二期项目】 2018-10-30 16:47

1 分析评价依据

　　1.1 评价范围和内容

　　1.1.1评价的范围

　　1.1.2评价的主要内容

　　本节能报告主要包括以下几个方面：

　　(1)分析项目是否符合国家、地方及行业的节能相关法律法规、政策要求、标准规范;

　　(2)核算项目能源消费总量及结构;

　　(3)项目用能条件是否具备，用能总量及品种是否合理;

　　(4)分析项目用能对当地能源消费及节能目标完成情况的影响，是否符合所在地节能规划的要求;

　　(5)从项目的设备方案角度，分析其对能源消费的影响;

　　(6)从总图布置、用能设备、用电方案、用水方案、新能源、新技术利用情况等几个方面，分析项目节能措施的效果、合理性及可操作性;

　　(7)项目是否选用国家和当地已公布淘汰的用能设备以及国家和省市产业政策限制的产业序列和规模容量或行业已公布限制的工艺;

　　(8)项目能源管理措施、能源消耗计量措施是否符合要求;

　　(9)项目的综合能耗、能效水平分析，是否超过国家和地区规定的最高能耗限额，是否达到同行业先进水平;

　　(10)全面分析评估，找出项目节能方面存在的问题和不足并提出合理化建议。

　　1.2 评价依据

　　1.2.1相关法律、法规、规划、行业准入条件与产业政策

　　1.2.1.1法律

　　1.2.1.2法规

　　1.2.1.3规划、行业准入条件、产业政策及有关规定

　　1.2.2相关标准、技术规定

　　1.2.2.1行业标准

　　1.2.2.2电气专业

　　1.2.2.3暖通、给排水专业

　　1.2.2.4建筑专业

　　1.2.3节能技术、产品推荐目录

　　1.2.4国家明令淘汰的用能产品、设备、生产工艺目录

　　1.2.5其他分析评价依据

2 项目基本情况

　　2.1 项目建设单位基本情况

　　统一社会信用代码：

　　工商注册号：

　　企业名称：

　　住所：

　　法定代表人：

　　认缴注册资本总额(万元)：*****(美元)

　　企业类型：有限责任公司(台港澳法人独资)

　　成立日期：

　　营业期限：

　　一般经营项目：

　　2.2 项目基本情况

　　2.2.1项目名称

　　****云计算人工智能平台二期项目

　　2.2.2建设地点

　　2.2.3项目性质、类型

　　项目性质为新建项目，属于软件和信息技术服务业。

　　2.2.4建设规模及内容

　　****绿色云计算人工智能平台一期、二期项目位于深圳，该建筑属于已有建筑，共五层，原设计为高层丁类工业厂房，目前整体租赁后，改造成绿色数据中心，建筑性质改为高层丙类工业厂房。建筑共有5层，根据根建筑功能的要求，项目规划大楼首层、二层及顶屋为配套楼层，三、四、五层为机房楼层。本项目拟改造总建筑面积*****㎡，其中数据处理机房及辅助用房面积*****㎡，办公区域面积*****㎡。本项目共设置*****个it机柜，其中功耗为4.5kw机柜*****个，功耗为3kw机柜*****个。

　　2.2.5工时制度

　　2.2.6项目总投资

　　项目总投资*****亿元，资本金占总投资的比例为*****%。全部为企业自筹。

　　2.2.7 项目进度计划

　　2.3项目所需能源概况

　　本项目能源消耗的种类包括电力、柴油和水。能源分布情况如下：

　　电：主要用于服务器、空调设备、办公等用电。

　　水：项目生活用水和空调用水。

　　柴油：柴油发电机组燃料。

　　各个能源的热值详见下表。

　　2.4项目所在地有关情况

　　2.4.1项目所在地的气候、地域区属及其主要特征

　　2.4.2项目所在地节能目标

　　“十三五”期间，能源保障形势平稳，能源供应体系进一步完善。到 2020 年，全市能源消费总量控制在4318万吨标准煤;全社会用电量控制在 995 亿千瓦时以内;最高电力负荷控制在 2100 万千瓦以内;市内发电装机容量争取达 1738 万千瓦;天然气供应能力 150 亿立方米;石油供应能力 1000 万吨;煤炭供应能力 500 万吨;城市燃气天然气应急储备达 20 天左右，成品油应急储备达 10 天左右，电煤应急储备 10 天左右。

　　2020 年单位 gdp 能耗比 2015 年下降约 18.5%(以国家及省正式下达为准)。

　　2.4.3项目所在地能源供应条件

　　项目所在地坪山区的能源供应条件良好，能够满足建设的需要。

　　2017年坪山区生产总值570亿元(未含研发支出)，同比增长(以下简称增长)12%;规模以上工业企业增加值340亿元，增长15%;固定资产投资377.66亿元，增长26.8%;社会消费品零售总额75亿元，增长9%;般公共预算收入(地方本级收入)45.5亿元，同口径增长30%;外贸进出口总额约922亿元，增长1%。

　　1、供水条件

　　2、供电条件

　　3、柴油供应

3 建设方案节能分析和比选

　　3.1总平面布置节能分析

　　3.2建设方案分析与比选

　　本次云计算解决方案将针对计算服务整体架构中的云计算服务区，通过对底层服务器硬件及存储资源实现虚拟化聚合部署，配合以云计算管理平台，实现云计算中基础架构即服务(iaas)部分，同时该 iaas 平台也为以后计算中心提供更高层次的云计算服务，如 paas，saas 服务提供了良好的基础平台，且具有很高的自适应性和扩展空间。云计算服务区总体逻辑架构如下：

　　云计算服务基础架构：提供了一个功能完整的、标准开放的方便集成的 iaas服务层。这层提供的动态基础架构是整个云计算服务的核心支撑层，其最核心的部分包括采用了节能服务器、存储系统和虚拟化软件构建的云计算服务基础架构。

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　　3.3主要用能工艺(设备)节能分析评价

　　项目主要用能工艺(设备)为服务器机柜，详见下表。

　　通信设备年用电量合计：*****万kwh，折标煤*****吨(当量值)。

　　本项目采用*****服务器。

　　高性能计算用户可以通过web、应用集成gui以及scripts三种方式连接到集群登陆节点提交向计算资源池提交作业，并通过全局共享的并行存储资源池存储应用程序的输入文件和输出结果。

　　目前从芯片厂商到各大服务器厂商，都开始在数据中心节能方面做出努力。2016年开始在欧美国家兴建的数据中心大都采用了绿色设计，各式各样的奇特节能散热技术也不断涌现出来。

　　*****是全球500强企业，二十多年以来，*****革命性地改变整个行业，使全球的客户包括商业、组织机构和个人消费者都能接触到计算机产品。除传统pc、笔记本等产品之外，戴尔的服务器在业内也是享有盛誉，素以创新、高附加值闻名。

　　近年来*****在节能散热方面也有着精深的造诣，包括处理器技能、电源效能以及高温设计等等方面。

　　3.4辅助生产和附属生产设施节能分析评价

　　3.4.1建筑方案

　　1、建筑及热工设计方案

　　2、单体设计

　　3、建筑隔热保温与遮阳

　　4、自然通风和采光

　　5、建筑材料

　　3.4.2给排水系统

　　本工程给排水设计包括室内外给水系统、排水系统、雨水系统。

　　1、给水系统：

　　2)水源

　　3)生活给水系统

　　项目日用水量统计如下：

　　项目冷却水泵，冷却塔采用变频系统，设备能效等级均在2级以上。

　　2、排水系统：排水系统主要包括生活污水系统、废水系统、空调设备凝结水排水系统、事故泄露-消防废水排放和屋面雨水系统。

　　本项目排水主要为生活污水。排水系统采用雨、污分流制。

　　1)生活污水

　　主要接纳卫生间生活设施排出的生活污废水，系统采用污、废合流制。生活污水经原有室外化粪池处理后最终排入市政污水管网。

　　2)一般废水系统--事故性排水系统：

　　主要为数据机房楼空调机房、冷冻站等设备用房生产废水及冷冻水系统事故性废水的排放。机房加湿器排水及机房空调设备管道“跑冒滴漏”事故性泄露排水。排水经管道收集后最终排至室外污水管网。

　　空调设备间设排水地漏和预留排水漏斗，排水地漏采用洁净室专用密闭地漏或自闭式防干涸(永磁铁)水封地漏，地漏下排水管道增设存水弯以加强水封保护。

　　3)空调设备凝结水排水

　　设置冷凝水接口接纳数据机房内空调设备凝结水排水。

　　4)消防事故后排水系统

　　3、雨水系统：土建已设虹吸式雨水排水系统，本次设计仅根据建筑布局需求对原主管道进行移位。

　　3.4.3电气设计

　　1、设计范围

　　变配电系统、应急电源系统、动力配电系统。

　　2、负荷分级

　　3、供电电源

　　低压系统共设有**台变压器(**备**用)，具体内容如下：

　　工程负荷估算总容量约为*****kva，配置*****台*****kva(*****用*****备)容量及*****台*****kva(*用*备)容量的变压器，实际使用变压器总装机容量为*****kva;

　　应急柴油发电机组配置：项目一级负荷有消防设备配电系统、机房it负荷供配电设备、机房监控系统、机房重要动力系统等，总装机容量*****kw。项目设置*台(*用*备)*kv低压应急柴油发电机组，其中*台*****kw/*****4kv，*台*****kw/0.4kv。

　　因地处南方沿海地区，气候潮湿、有盐雾，选用耐腐蚀的、故障率低的阻燃型设备。具体设计参数见下表：

　　4、导线敷设

　　5、低压系统

　　6、ups系统

　　7、无功补偿

　　8、照明设计

　　9、电梯设计

　　3.4.4空调设计

　　3.4.5排烟、通风设计

　　3.4.6辅助及附属设备对标分析

　　项目在投入使用期耗能设备主要集中在照明、空调、电梯等环节。以上设备在规划设计时就已严格把关，全部选用符合国家规定的节能产品。主要耗能设备详见下表：

　　1、空调水系统和空调风系统

　　2、it设备

　　3、ups

　　4、节能型变压器

　　5、照明设备

　　6、电梯

　　3.5能源计量器具配备方案节能分析

4 节能措施

　　4.1 节能技术措施

　　4.1.1工艺设备

　　1、合理布置服务器，降低电能消耗。

　　2、采用绿色节能设备

　　3、在数据中心机房中建设冷通道，并配置下送风机房专用风冷式精密空调。

　　4、在数据中心机房中建设专用风冷式精密空调冷风和热风管道，对机柜进行全密封强制散热。

　　5、在数据中心机房中使用下送风机房专用风冷式精密空调和智能送风机柜，将机房冷风净压仓的冷风直接送入机柜。

　　6、本项目ups电源节能主要的投入和技改有两个方面:一是引入高效率的高频ups系统，电源转换效率可达90%以上，相比传统工频ups电源，效率提升可达20%。二是投入一批ats双电源切换开关，对于一些非高保障要求的it设备，以及部分精密空调，日常主用电源设置在市电上，市电中断时，通过ats毫秒级地切换到ups侧继续保障供电。这样可减少ups的日常自损和消耗。按照机房统计情况，项目采用ups电源节能措施后，则可节约15%，每年节约电力76.61万kwh。

　　7、热场管理的工作主要是在机房区域内，通过隔离冷热区域，减少冷风热风的相互污染，以及对冷风、热风的合理导流、精确送引等手段，提高送回风的效能，从而达到提升精密空调效率，减少电能损耗的目的。

　　8、根据中华人民共和国国家标准gb50174-2008《电子信息系统机房设计规范》，a类和b类机房的主机房温度要求保持在23±1℃，也就是22到24℃。ansi/tia-942-2005《telecommunications infrastructure standard for data centers》中规定冷通道温度为华氏68-77度，也就是20到25℃。美国采暖制冷与空调工程师学会(ashrae)2008年新的机房冷通道温度已经从2004年的20到25℃提高到18到27℃。由于国家标准中规定的主机房温度没有指定是机柜前的进风温度，传统机房存在以下两方面不足：

　　由于没有冷通道或热通道封闭，机房温度特别的低，设备内部的温度并不低，大量的冷气短路自循环。

　　机房温度往往低于24℃，处于过度制冷状态。

　　现代服务器和网络设备等并非传统观念(10年或20年前)中认为的那么娇贵，大部分服务器在温度10-35℃，相对湿度20%-80%都可以正常运行(ashrae认为的设备环境要求，也是绝大部分商用服务器的工作环境要求范围)。因此可以提高空调送风温度，保证it设备的运行温度即可。当空调系统的送风和回风温度提高1℃时，空调系统节电约2.5%。同时空调系统的制冷能力提高约5%。

　　因此，在用户认可的条件下，提高机房的温度是节约能源的措施之一。建议本项目数据中心冷通道的温度(ashrae标准要求在冷通道中间对准机柜中间1.5米高度测量，每4个机柜至少一个测试点)最低为24或25℃。

　　当空调系统的送风和回风温度提高1℃时，空调系统节电约2.5%。同时空调系统的制冷能力提高约5%。建议本项目数据中心冷通道的温度(ashrae标准要求在冷通道中间对准机柜中间1.5米高度测量，每4个机柜至少一个测试点)最低为24℃。数据中心预计提高4℃，按照10%的节能量计算，机房每年节约电力****万kwh。

　　4.1.2 建筑

　　4.1.3电气

　　1、减少供电线路上的电能损耗

　　2、配电设置

　　3、设备节能措施

　　4.1.4 通风空调

　　4.1.5 节水措施

　　4.2 节能管理措施

　　4.2.1能源管理机构及人员配备

　　4.2.2能源计量器具配备

　　4.2.3节能管理制度和措施

　　4.2.4系统监测与控制

5 项目能源消耗及能效水平评价

　　5.1能源消费量核算

　　项目能源消耗种类为电力、柴油和水。具体计算如下：

　　5.1.1项目年耗电量计算

　　本园区建设项目按使用功能划分，可分为机房和办公用房。各区域面积分别为机房*****㎡，办公用房*****㎡。项目用电主要含通信设备用电、照明用电、弱电系统用电、空调用电、给排水、通风电机用电等各项用电，分别计算如下：

　　1、it设备年用电量测算

　　项目it机房年运行时间为*****天，日运作时间*****小时。根据项目单位长期实践经验，机房相关设备需用系数为1，平均有功负荷系数取0.7(it机柜设备数量及功率由建设单位提供)。具体计算如下：

　　通信设备年用电量合计：*****万kw·h，折标煤*****吨(当量值)。

　　2、照明耗电量

　　本项目照明功率密度值按照《建筑照明设计标准》(gb50034-2013)6.1章节的要求按建筑类别选取规定的功率密度现行值，需要系数参考《工业与民用配电设计手册》(第三版)表1-4进行选取，照明能耗按需要系数法估算，其计算式为：

　　照明有功功率=总负荷×需要系数

　　照明耗电量=照明有功功率×运行时间×负荷系数

　　经估算，本项目照明年耗电量为*****万kwh，折标煤*****tce(当量值)，具体计算详见表 5-2。

　　3、空调系统耗电量

　　根据本项目空调设计说明，结合项目平面布置及公共建筑功能，选择公共建筑空调类型，项目办公部分，拟采用中央空调系统冷水机组，二层变配电机房、三层变配电房采用单冷型吊顶式分体空调。按照深圳市建筑物功能特点，参照陆耀庆主编《实用供热空调设计手册》(第二版)表11.1-12选择冷负荷，计算公共建筑的冷负荷计算如下表5-4。

　　项目it机房为采用中央空调制冷，制冷负荷*****kw。对此预配备750rt离心式冷水机组*台(*用*备)和单冷型吊顶式分体空调，总制冷量为*****1kw，其中冷水机组制冷量为*****kw，分体空调制冷量为*****kw。总装机容量为*****kw，其中冷水机组(包括冷机、冷却泵、冷却塔、冷冻泵)为*****kw，精密空调为*****kw, 分体空调为 *****kw。项目冷冻机组另配备45kw冷冻水泵*台(*用*备)、**kw冷却水泵*台(*用*备)、**kw冷却塔*座(*用*备)、*kw精密空调***台(**用**备)。实际使用的中央空调冷水机组以及冷冻水泵、冷却塔等附属设备配置情况见下表：

　　单冷型吊顶式分体空调应用于二层变配电机房、三层变配电房，建筑面积共计*****㎡，冷负荷指标取*****w/㎡，则本项目分体空调制冷量为*****kw，故装机容量为*****kw。

　　经初步估算，机房空调年耗电量为*****万kwh，折标煤*****吨(当量值)，具体计算如下表5-4所示。

　　4、电梯耗电量

　　根据初步设计的方案，本项目共设置**kw载人电梯*****台，**kw货梯*台。按照《电梯技术条件》(gb/t 10058-2009)的附录a提供的电梯能耗预测计算模型估算电梯耗电量。升降电梯选择达到节能要求的vvvf永磁同步无齿轮曳引机电梯。

　　经前期估算，项目建成后，电梯年能耗总量为*****万kwh，折标准煤(当量值)*****tce。电梯耗电量计算详见表5-5。

　　注：1)本项目升降客梯均选用vvvf永磁同步无齿轮曳引机电梯，故k1=1.0;

　　2)年启动次数按最大次数*****次计算;

　　3)一年内待机总能耗按电梯使用一年能耗的5%估算。

　　5、给排水设备耗电量计算

　　根据项目初步设计方案，项目设置需耗能的给排水设备如下表所示：

　　根据项目耗能给排水设备配置情况，经初步估算，本项目给排水设备年耗电量为*****万 kwh，折标煤*****吨(当量值)。给排水设备能耗计算过程中，仅统计实际使用的设备能耗。具体配置情况和能耗计算详见表5-7。

　　6、其他设备耗电量