简析热管换热技术在数据中心的节能应用

在国家发改委、工信部和财政部联合开展的云计算示范工程中，明确要求数据中心的PUE(PowerUsageEffectiveness电源使用效率)小于1.5，而国内IDC数据中心的PUE值一般在2.2到3之间。如何有效降低能耗支出，成为当前各企业急需解决的问题。

以PUE=2的IDC为例，IT设备能耗占51%，通风空调系统占到35%，照明及其它能耗占14%。IT设备的能耗往往取决于企业对设备本身的工作负荷需求，除此之外的环境控制系统（通风空调系统）占有的能耗比重相当大。

可见数据中心环境控制系统的节能优化是整个数据中心节能中的核心部分，而采用热管技术是控制系统能耗的节能之一，以下是简述热管技术的特点及优势。

1、热管技术介绍：

热管是一种利用工质相变来强化换热的装置。换热器的换热热阻由换热器内表面热阻、外表面热阻和换热壁热阻组成，在数据中心使用的换热器中，内外表面热阻大于换热壁热阻，由于相变换热强化管内换热能力，其综合传热系数远比一般换热器高。

热管工作原理示例图

2、技术特点：

热管通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量。由热管组成的热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小、利于控制露点腐蚀等优点。热管换热器包括蒸发器、冷凝器、风机等部件，蒸发器内充注循环工质，通过管路连接蒸发器和冷凝器，并构成密闭管路；风机启动，驱动机房内热空气流过蒸发器使蒸发器内循环工质受热蒸发为气体，经气体总管流动到冷凝器，冷凝器内气体在通讯机房外冷空气流过冷凝器时冷凝为液体，通过液体总管流回到蒸发器。

热管是一种新型高效的换热元件，可以将大量热量通过很小的换热面积高效传输而无需外动力或者很小的外动力。主要应用于石化、电力、冶金等工业场合的余热回收。在室外温度适宜的冬季和过渡季，利用热管换热器，利用室外自然冷源，冷却数据机房环境，降低室内恒温恒湿机组的制冷负荷，可以大幅降低在相应场合的空调能耗，甚至可以关闭室内制冷机。

3、技术优势：

• 1）系统没有高耗能部件（如：压缩机），降低压缩机空调的能耗；

• 2）较少采用运动部件及易损件，运行稳定性高、可靠性强、安全性好；

• 3）换热两端隔离工作，有效保障了室内空气的洁净度和湿度恒定，无运行产生的空气污染；

• 4）设备体积小、占地少，安装维护简便，只需在墙体打两个小孔。日常维护工作量小，节能维护费用；

• 5）在高温地区若与原有空调系统并联使用，两套设备交替运行和互为备份，不仅可以大大节省能耗，还能有效保障基站运行的安全性和可靠性，延长空调设备使用寿命。

整个数据中心的能耗降低，可大大节省运行成本，而采用热管技术可为主机与末端、机房/基站热管、精密空调及新风一体机等设备制造及相关工程施工、运行维护等提供节能服务，更有效推动节能技术和服务的发展。

本文标题：简析热管换热技术在数据中心的节能应用

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