可行性研究报告-智能热管换热节能系统

1、项目可行性研究报告项目名称：应用于通信机房的智能热管换热节能系统申请单位： 项目起止时间：2013 年7月2014年7月申请日期：2014年4月2日目 录（一）、立项的背景和意义（二）、国内外研究现状和发展趋势（三）、研究开发内容和技术关键3.1、研究开发内容3.2、技术关键（四）、预期目标（主要技术经济指标、知识产权申请情况、应用前景）4.1、主要技术指标4.2、该项目产生的经济效益4.3、知识产权情况4.4、应用前景（五）、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解5.1、研究方案和技术路线5.2、组织方式和课题分解5.3、项目创新点（六）、计划进度安排（七）、现有工作基础和条件（八）、经费预

2、算（一）、 立项的背景和意义虽然我国经济高速增长，但是能源缺口越来越大。2006 年，国家提出要在国内生产总值增长8的同时，实现国内生产总值能耗降低4。所以，建设节约型社会，把现在的由能源推动型发展，演变为科技推动型发展将是今后经济发展的方向。通讯机房使用大量的空调设备，保障了通讯设备的正常运行。而空调系统的能源消耗已成为通讯企业的主要运营成本。例如移动通讯公司在广州的机楼有近十个、基站上千个，年电费近一亿元，主要消耗在通讯设备和空调系统设备上，其中空调系统占总电耗的50左右，能耗水平高，节能潜力大。可以说，降低机房空调的运行费用，可以有效的降低企业的运营成本。所以，要在保障用电安全和机房环境

3、符合运行要求的前提下，最大限度的节约能源消耗。本项目首先对测试研究了机房各类功能设备的散热量，各个传热环节的实际温度、温差、热阻等情况，机房各层环境空间的空气流动状况，空调系统设备的实际工作状况和基站耗电情况等基本信息，并以此为基础，分析现有空调形式下，影响空调能耗的因素，能源消耗哪些环节，哪些方面有节能潜力，确定了机房环境控制方案的研究方向。目前降低机房空调系统能耗的途径很多，例如优化送回风方式、利用自然冷源、优化控制技术等，但存在着诸如维护成本高、节能效果不明显等缺点；智能热管换热器系统通过特殊的管网连接方式，可保证热管内各部分循环工质温度基本相同，机房内外空气温差不高于某数值，保证机房内

4、温度低于设备要求环境温度的上限，并以其能耗低、清洁且易于制造、易于维护等优点，成为机房空调系统的首选方案。热管换热器机组所需电量不足常规空调设备的15%，且没有压缩机这样的大机械部件，运行安全稳定，易于维护。在中国大部分地区，全年85%以上的时间可以只依靠热管设备对机房及基站环境温度控制，从而降低了空调冷却系统能耗50%-75%,减少基站整体能耗20%-30%，也延长了原有空调设备的使用寿命，节省了空调采购投资和维护费用，因此研发该项目成为目前很有必要。（二）、 国内外研究现状和发展趋势热管的原理首先是由美国俄亥俄州通用发动机公司的R1S1Gaug ler于1944年在美国专利中提出的。196

5、3年:发明传热元件,命名为热管(Heat Pipe) 。1984年Cotter较完整地提出了微型热管的理论及展望,为微型热管的研究及应用奠定了理论基础。20世纪70年代以来, 热管技术飞速发展, 各国的科研机构、高等院校、公司及厂矿均开展了多方面的开发、应用研究, 国际间、地区间及各国的热管技术交流活动日益频繁。我国于1970年开始热管研制工作, 首先是为航天技术发展的需要而进行的。自20世纪80年代初我国的热管研究及开发的重点转向节能及能源的合理利用, 相继开发了热管换热器、热管余热锅炉、高温热管蒸汽发生器、高温热管热风炉等各类产品。近年来热管开始朝着微型化、高效化发展。随着微型热管技术的出

6、现, 使得热管在医疗手术、电子装置芯片、笔记本电脑CPU 的冷却、电路控制板的冷却、太阳能热水器、太阳能电站、核电工程中的应用得到了极大的发展。进入21世纪, 随着社会信息化程度的不断提高, IT 产品得到迅速发展和快速普及, IT 产品都在朝着高集成化、高速度化、高品质化、小型化、绿色化的方向发展, 在提高CPU 性能的同时, 如何去解决散热上的高效率以及无风扇的问题, 热管技术似乎给出一个很好的解决方案, 于是它的目标又瞄准了IT 行业这个巨大的市场。热管的应用领域非常广泛, 发展前景广阔。随着热管技术的不断发展, 研发水平和制造工艺的不断提高, 热管的应用在各类行业中将会占有非常重要的地

7、位。（三）、 研究开发内容和技术关键3.1、 研究开发内容A. 导热性能热管依靠工作介质的汽、液相变传热，换热系数高，传热热阻很小，可传递热流密度较大。其导热系数比金、银、铜、铝等优良导热体高出了几个数量级。优良的等温性。由于热管内腔的蒸汽处于饱和状态，其粘度较低，在流动中产生的压降很小，所以热管的蒸发段与冷凝段之间的温差很小，近似等温。B. 可变热流密度可以通过独立改变蒸发段或冷凝段的加热面积的方法调节蒸发段和冷凝段的热流密度，以解决其他传热方式难以解决的问题。C. 热流传递方向可控通过改变内部循环力的方式，可以实现热流单向传递、双向传递、抗重力传递等。D. 环境的适应性热管的形状可根据热源

8、和冷源的条件灵活变化，其形状可制成电机的转轴、燃气轮机叶片、钻头、手术刀等；可应用于地面(重力场)，也可以应用于空间(无重力场)。热管属于被动传热，工质在热管内的流动循环完全依靠管内结构及工质自身的热力平衡实现，没有任何动力部件，属于无耗能传热，工作性能稳定，可靠性高。3.2、 技术关键A. 研究热管换热器的最佳充液率、换热器的传热特性以及各种传热极限；B. 影响蒸发器传热系数；C. 远程管理、故障告警等技术的开发。（四）、 预期目标（主要技术经济指标、知识产权申请情况、应用前景）4.1、 主要技术指标1. 显冷量：4KW/6KW2. 额定功率: 340W3. 制冷剂/充注量: R22/2.3

9、Kg4. 循环风量: 3300/h5. 电源制式: 交流220/50Hz4.2、 该项目产生的经济效益项目完成后，预计能实现销售1000万元，实现利税300万元，实现利润260万元，利税率达到30%。4.3、 知识产权情况项目完成后，将形成智能换热控制技术、系统可靠性设计和试验等关键技术。预计能申报实用新型专利3项，发表论文1篇，软件著作权登记2项。知识产权归创力公司所有。4.4、 应用前景未来几年，我国电子信息产业的发展将面临一个更好的体制环境和发展机遇，这也为国内数据中心机房建设提供了良好的发展环境。随着中国城市信息化和行业、企业信息化进度的加快，中国机房市场拥有巨大的发展空间。根据中国计

10、算机报的统计和预测，2006年2008年，中国IT商用市场的总体规模为12378.1亿元。其中，中国机房一体化总体市场规模为257.07亿元。也就是说，在这三年中，中国IT用户每100元的投资中有2.08元用于机房一体化建设。电源作为数据中心机房中不可或缺的设备，对保证机房的用电安全和机房内设备的稳定运行起着至关重要的作用，已经成为机房建设中最核心的问题之一。赛迪顾问的调研显示，2007年应用在机房中的电源产品销售额达到50.2亿元，而且保持比较高的增长势头。（2004年2008年国内机房市场规模和数量增长预测见下面两幅图所示）。我公司研发的产品建立了方便电信用户和工业用户接入统一的管理平台。

11、适用于通信机房、公用设施以及无人值守基站的远程管理。该产品可以广泛应用于移动、电信、网通、联通、电力等行业和其他行业的电源设备管理，市场前景广阔。（五）、 研究方案、技术路线、组织方式与课题分解5.1、 研究方案和技术路线A. 产品的工作原理热管节能系统主要由循环管路、室内蒸发器、室外冷凝器、室内侧风机、室外侧风机、控制器、环境监测传感器和其它安装附件组成。热管根据其工作特点，可分为蒸发段、绝热段和冷凝段三个区段。当热源一端加热时，工作液受热而蒸发（蒸发段），蒸汽在压差的作用下沿蒸汽腔流向热管另一端（冷凝段），蒸汽在冷凝段凝结放出潜热，热量通过冷凝段浸满工作液的吸液芯和管壁传出，完成热量从高温

12、向低温的传递，凝结液在吸液芯毛细抽吸力的作用下流回蒸发段。如此反复循环，就能达到不断把热量从高温向低温传递。热管换热器工作示意图热管换热器控制示意图B. 生产工艺流程：（见下图）C. 开发管理采用微软MSF方法MSF 小组模型基于这样一个前提，即小组里的每个角色都代表了对项目的一种独一无二的观点，没有哪一个人能够成功地代表所有角色的所有质量目标。但是客户需要一个对项目状态、行动和当前问题等信息的权威来源。为了解决这一两难的境地，同级的小组成员必须把对客户的清晰责任与对整体成功的共同职责结合起来。在小组内部，每个角色都对实现自己质量目标所需要的活动负有责任，小组的每个成员都对项目的整体成功和解决

13、方案的质量都负有职责，并希望根据他们自己的知识提供自己的想法和观察，即使是在那些他们并不负责的领域里。具体来说，MSF 小组角色共同担当着项目管理很多方面的职责，例如风险管理、时间管理、质量管理、规划、日程安排、小组招聘，以及人力资源管理等。采用MSF方式管理，被赋予权力的小组会更加有效，在一个高效的小组里，成员被赋予权力来交付他们自己的承诺，他们相信只要是他们所依赖的、由别人来承担的承诺，别人就能够交付承诺。类似的，客户有权认为，小组会兑现其承诺，并就此进行规划。任何延迟或者改变都应该被尽快报告。MSF 小组向其成员赋予了完成他们的承诺所需要的权力。这对于项目管理这一角色监视过程的能力具有深

14、远的影响。如果没有被赋予的权力和承诺，小组管理者就必须不断检查，看小组成员是否偏离了方向。一旦他们确信任何延迟都会在发现的时候被立即报告，小组领导就会变成一个具有更大促进作用的角色，帮助小组成员评估他们的真实位置，同时为他们提供指导和帮助。对过程的监视分布在小组的各处，并成为一个支持性的角色，而不是一个控制性的角色。当前，MSF 有三个准则，分别是风险管理、就绪管理和项目管理。MSF 认为，这些准则已经发展出了建立在多个行业基础上的最佳做法，而不仅仅只在信息技术 (IT) 行业里。这些做法常常能够被应用到 IT 操作和其他业务过程以及 IT 项目里。MSF 没有重新发明这些做法，而是总结了项目

15、小组需要知道的、关于这些准则的一些内容，并加入了 Microsoft 小组在过去几年里所领悟到的东西。5.2、 组织方式和课题分解本项目由我公司总经理兼技术总监担任项目负责人，由项目拟承担单位的企业技术研发中心负责技术开发工作。各部门已经落实到岗，责任到人。课题分解为软件组和硬件组。软件组负责系统软件平台开发、系统方案设计和软件测试发布。硬件组负责芯片开发、PCB原理设计、模块调试、硬件原理图设计、硬件可靠性分析、发布和测试。专人负责系统集成和工业性试验、调试测试。项目组成员都具有本行业和本领域5年以上的开发实践经验，具体分工如下：成员1：项目组负责人，负责项目总体方案，硕士学位，研究方向主要

16、是通信电源、动力环境监控、通信局（站）节能减排等领域，承担了国家火炬计划项目1项、国家重点新产品项目2项，主持和参与了十多项通信行业标准的起草，获得省、市科技进步奖3项目，荣获“浙江省信息产业科技创新先进个人”、“中国通信电源十大优秀人物”等荣誉；成员2：市场调研、技术需求分析、总体设计；成员3：项目经理，专项负责该项目的各项工作；成员4：硬件测试专员；成员5：PCB原理设计、模块调试成员6：负责项目设备的硬件测试、试验；成员7：负责项目设备的单片机开发；成员8：产品外观设计；成员9：负责硬件测试工作；成员10：检测、工业化试验；5.3、 项目创新点创新点一：采用独创的SIS热管技术，一个普通

17、基站用机组日均耗电不足10度，节电效果显著。创新点二：仅靠工质的自然循环来实现排热功能，全部循环在封闭式管路完成，不必靠压缩机驱动，可靠性和稳定性相对较高，主体设备使用寿命可达15年。创新点三：无冷凝水产生，系统无需额外耗能加湿、除湿;避免直接引入室外空气的污染问题，同时也避免直接引入室外空气方式的粉尘、湿度难以控制问题。创新点四：对围护结构改动小(不需要开通风口，不额外安装风道)，不改变原有的防盗结构。创新点五：与原基站(机房)空调设备智能联动，共同保证室内环境控制要求，实现安全节能。同时使用该设备后，大大降低原有空调工作时间，延长原有空调使用寿命，降低空调的更换频率，节省空调采购投资，及维

18、护费用。（六）、 计划进度安排2013年7月至2013年8月 市场调研、技术需求分析、总体设计2013年9月至2013年10月 硬件原理图设计、可靠性分析、软件项目设计2013年11月至2013年12月 PCB原理设计、软件代码开发2014年1月至2014年3月 模块调试、软件算法开发、系统集成、检测、工业化试验2014年4月至2014年5月 系统测试调试、市场销售2014年6月至2014年7月 项目完成并验收（七）、 现有工作基础和条件1、项目基础我公司已经于2012年度开始了相关调研，并对基础技术进行了研发。在产品研发过程中采用了模块化设计，单个模块都进行了可靠性试验，并获得成功。软件研发

19、已经完成了相关软件的结构设计，各功能模块的设计已经开始。特别是我公司在机房节能减排、动力环境监控、综合告警平台、通信电源、远程控制等领域有比较成熟的技术和产品，为本项目的研发奠定了坚实的基础。2、人才优势公司拥有一支从事计算机系统集成软件、硬件产品研发的科研队伍，专业配套齐全 ，年龄结构优势互补的人才。其中有从事计算机系统集成开发设计二十多年，经验丰富的专家、硕士研究生、高工多人；有功力深厚，思想开拓，中坚力量的中年科技人才。高级职称10人，工程师25人, 大专以上学历117人。工作成就：获得了“中国通信电源十大优秀人物”、“浙江省信息产业科技创新先进个人”等荣誉，主持国家重点新产品项目2项、

20、国家火炬计划项目1项，获国家实用新型专利4项、发明专利1项、6项软件著作权登记、浙江省科技进步奖1项、科技进步奖2项。参与修订行业标准10余项。3、技术优势十多年来，公司一直致力于通讯运营商IT支撑系统的项目规划、设计与开发业务，并提供支撑系统的运行维护外包服务，是多家省级通讯运营商重要的IT服务商。是一家专业从事通信行业应用系统的研发与建设的IT服务公司。公司建有技术研究开发中心，进行通信硬件、软件的开发工作。先后开发出了全电脑电池参数测量系统、动力环境监控系统、一体化智能门禁系统、机房安全防范（消防）智能监控系统、机房空调恒温恒湿节能监控系统、机房图象简易（全景）监控系统、智能低压配电监控系统等。广泛应用于电信、移动、网通、军工、冶金、石化、金融、纺织、电力等行业和领域。其中全电脑电池参数测量仪获得了多项专利，并被认定为国家重点新产