可行性研究報告-智能熱管換熱節(jié)能系統(tǒng)

1、項目可行性研究報告項目名稱：應用于通信機房的智能熱管換熱節(jié)能系統(tǒng)申請單位： 項目起止時間：2013 年7月2014年7月申請日期：2014年4月2日目 錄（一）、立項的背景和意義（二）、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（三）、研究開發(fā)內(nèi)容和技術關鍵3.1、研究開發(fā)內(nèi)容3.2、技術關鍵（四）、預期目標（主要技術經(jīng)濟指標、知識產(chǎn)權申請情況、應用前景）4.1、主要技術指標4.2、該項目產(chǎn)生的經(jīng)濟效益4.3、知識產(chǎn)權情況4.4、應用前景（五）、研究方案、技術路線、組織方式與課題分解5.1、研究方案和技術路線5.2、組織方式和課題分解5.3、項目創(chuàng)新點（六）、計劃進度安排（七）、現(xiàn)有工作基礎和條件（八）、經(jīng)費預

2、算（一）、 立項的背景和意義雖然我國經(jīng)濟高速增長，但是能源缺口越來越大。2006 年，國家提出要在國內(nèi)生產(chǎn)總值增長8的同時，實現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低4。所以，建設節(jié)約型社會，把現(xiàn)在的由能源推動型發(fā)展，演變?yōu)榭萍纪苿有桶l(fā)展將是今后經(jīng)濟發(fā)展的方向。通訊機房使用大量的空調(diào)設備，保障了通訊設備的正常運行。而空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗已成為通訊企業(yè)的主要運營成本。例如移動通訊公司在廣州的機樓有近十個、基站上千個，年電費近一億元，主要消耗在通訊設備和空調(diào)系統(tǒng)設備上，其中空調(diào)系統(tǒng)占總電耗的50左右，能耗水平高，節(jié)能潛力大?？梢哉f，降低機房空調(diào)的運行費用，可以有效的降低企業(yè)的運營成本。所以，要在保障用電安全和機房環(huán)境

3、符合運行要求的前提下，最大限度的節(jié)約能源消耗。本項目首先對測試研究了機房各類功能設備的散熱量，各個傳熱環(huán)節(jié)的實際溫度、溫差、熱阻等情況，機房各層環(huán)境空間的空氣流動狀況，空調(diào)系統(tǒng)設備的實際工作狀況和基站耗電情況等基本信息，并以此為基礎，分析現(xiàn)有空調(diào)形式下，影響空調(diào)能耗的因素，能源消耗哪些環(huán)節(jié)，哪些方面有節(jié)能潛力，確定了機房環(huán)境控制方案的研究方向。目前降低機房空調(diào)系統(tǒng)能耗的途徑很多，例如優(yōu)化送回風方式、利用自然冷源、優(yōu)化控制技術等，但存在著諸如維護成本高、節(jié)能效果不明顯等缺點；智能熱管換熱器系統(tǒng)通過特殊的管網(wǎng)連接方式，可保證熱管內(nèi)各部分循環(huán)工質(zhì)溫度基本相同，機房內(nèi)外空氣溫差不高于某數(shù)值，保證機房內(nèi)

4、溫度低于設備要求環(huán)境溫度的上限，并以其能耗低、清潔且易于制造、易于維護等優(yōu)點，成為機房空調(diào)系統(tǒng)的首選方案。熱管換熱器機組所需電量不足常規(guī)空調(diào)設備的15%，且沒有壓縮機這樣的大機械部件，運行安全穩(wěn)定，易于維護。在中國大部分地區(qū)，全年85%以上的時間可以只依靠熱管設備對機房及基站環(huán)境溫度控制，從而降低了空調(diào)冷卻系統(tǒng)能耗50%-75%,減少基站整體能耗20%-30%，也延長了原有空調(diào)設備的使用壽命，節(jié)省了空調(diào)采購投資和維護費用，因此研發(fā)該項目成為目前很有必要。（二）、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢熱管的原理首先是由美國俄亥俄州通用發(fā)動機公司的R1S1Gaug ler于1944年在美國專利中提出的。196

5、3年:發(fā)明傳熱元件,命名為熱管(Heat Pipe) 。1984年Cotter較完整地提出了微型熱管的理論及展望,為微型熱管的研究及應用奠定了理論基礎。20世紀70年代以來, 熱管技術飛速發(fā)展, 各國的科研機構、高等院校、公司及廠礦均開展了多方面的開發(fā)、應用研究, 國際間、地區(qū)間及各國的熱管技術交流活動日益頻繁。我國于1970年開始熱管研制工作, 首先是為航天技術發(fā)展的需要而進行的。自20世紀80年代初我國的熱管研究及開發(fā)的重點轉(zhuǎn)向節(jié)能及能源的合理利用, 相繼開發(fā)了熱管換熱器、熱管余熱鍋爐、高溫熱管蒸汽發(fā)生器、高溫熱管熱風爐等各類產(chǎn)品。近年來熱管開始朝著微型化、高效化發(fā)展。隨著微型熱管技術的出

6、現(xiàn), 使得熱管在醫(yī)療手術、電子裝置芯片、筆記本電腦CPU 的冷卻、電路控制板的冷卻、太陽能熱水器、太陽能電站、核電工程中的應用得到了極大的發(fā)展。進入21世紀, 隨著社會信息化程度的不斷提高, IT 產(chǎn)品得到迅速發(fā)展和快速普及, IT 產(chǎn)品都在朝著高集成化、高速度化、高品質(zhì)化、小型化、綠色化的方向發(fā)展, 在提高CPU 性能的同時, 如何去解決散熱上的高效率以及無風扇的問題, 熱管技術似乎給出一個很好的解決方案, 于是它的目標又瞄準了IT 行業(yè)這個巨大的市場。熱管的應用領域非常廣泛, 發(fā)展前景廣闊。隨著熱管技術的不斷發(fā)展, 研發(fā)水平和制造工藝的不斷提高, 熱管的應用在各類行業(yè)中將會占有非常重要的地

7、位。（三）、 研究開發(fā)內(nèi)容和技術關鍵3.1、 研究開發(fā)內(nèi)容A. 導熱性能熱管依靠工作介質(zhì)的汽、液相變傳熱，換熱系數(shù)高，傳熱熱阻很小，可傳遞熱流密度較大。其導熱系數(shù)比金、銀、銅、鋁等優(yōu)良導熱體高出了幾個數(shù)量級。優(yōu)良的等溫性。由于熱管內(nèi)腔的蒸汽處于飽和狀態(tài)，其粘度較低，在流動中產(chǎn)生的壓降很小，所以熱管的蒸發(fā)段與冷凝段之間的溫差很小，近似等溫。B. 可變熱流密度可以通過獨立改變蒸發(fā)段或冷凝段的加熱面積的方法調(diào)節(jié)蒸發(fā)段和冷凝段的熱流密度，以解決其他傳熱方式難以解決的問題。C. 熱流傳遞方向可控通過改變內(nèi)部循環(huán)力的方式，可以實現(xiàn)熱流單向傳遞、雙向傳遞、抗重力傳遞等。D. 環(huán)境的適應性熱管的形狀可根據(jù)熱源

8、和冷源的條件靈活變化，其形狀可制成電機的轉(zhuǎn)軸、燃氣輪機葉片、鉆頭、手術刀等；可應用于地面(重力場)，也可以應用于空間(無重力場)。熱管屬于被動傳熱，工質(zhì)在熱管內(nèi)的流動循環(huán)完全依靠管內(nèi)結(jié)構及工質(zhì)自身的熱力平衡實現(xiàn)，沒有任何動力部件，屬于無耗能傳熱，工作性能穩(wěn)定，可靠性高。3.2、 技術關鍵A. 研究熱管換熱器的最佳充液率、換熱器的傳熱特性以及各種傳熱極限；B. 影響蒸發(fā)器傳熱系數(shù)；C. 遠程管理、故障告警等技術的開發(fā)。（四）、 預期目標（主要技術經(jīng)濟指標、知識產(chǎn)權申請情況、應用前景）4.1、 主要技術指標1. 顯冷量：4KW/6KW2. 額定功率: 340W3. 制冷劑/充注量: R22/2.3

9、Kg4. 循環(huán)風量: 3300/h5. 電源制式: 交流220/50Hz4.2、 該項目產(chǎn)生的經(jīng)濟效益項目完成后，預計能實現(xiàn)銷售1000萬元，實現(xiàn)利稅300萬元，實現(xiàn)利潤260萬元，利稅率達到30%。4.3、 知識產(chǎn)權情況項目完成后，將形成智能換熱控制技術、系統(tǒng)可靠性設計和試驗等關鍵技術。預計能申報實用新型專利3項，發(fā)表論文1篇，軟件著作權登記2項。知識產(chǎn)權歸創(chuàng)力公司所有。4.4、 應用前景未來幾年，我國電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將面臨一個更好的體制環(huán)境和發(fā)展機遇，這也為國內(nèi)數(shù)據(jù)中心機房建設提供了良好的發(fā)展環(huán)境。隨著中國城市信息化和行業(yè)、企業(yè)信息化進度的加快，中國機房市場擁有巨大的發(fā)展空間。根據(jù)中國計

10、算機報的統(tǒng)計和預測，2006年2008年，中國IT商用市場的總體規(guī)模為12378.1億元。其中，中國機房一體化總體市場規(guī)模為257.07億元。也就是說，在這三年中，中國IT用戶每100元的投資中有2.08元用于機房一體化建設。電源作為數(shù)據(jù)中心機房中不可或缺的設備，對保證機房的用電安全和機房內(nèi)設備的穩(wěn)定運行起著至關重要的作用，已經(jīng)成為機房建設中最核心的問題之一。賽迪顧問的調(diào)研顯示，2007年應用在機房中的電源產(chǎn)品銷售額達到50.2億元，而且保持比較高的增長勢頭。（2004年2008年國內(nèi)機房市場規(guī)模和數(shù)量增長預測見下面兩幅圖所示）。我公司研發(fā)的產(chǎn)品建立了方便電信用戶和工業(yè)用戶接入統(tǒng)一的管理平臺。

11、適用于通信機房、公用設施以及無人值守基站的遠程管理。該產(chǎn)品可以廣泛應用于移動、電信、網(wǎng)通、聯(lián)通、電力等行業(yè)和其他行業(yè)的電源設備管理，市場前景廣闊。（五）、 研究方案、技術路線、組織方式與課題分解5.1、 研究方案和技術路線A. 產(chǎn)品的工作原理熱管節(jié)能系統(tǒng)主要由循環(huán)管路、室內(nèi)蒸發(fā)器、室外冷凝器、室內(nèi)側(cè)風機、室外側(cè)風機、控制器、環(huán)境監(jiān)測傳感器和其它安裝附件組成。熱管根據(jù)其工作特點，可分為蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段三個區(qū)段。當熱源一端加熱時，工作液受熱而蒸發(fā)（蒸發(fā)段），蒸汽在壓差的作用下沿蒸汽腔流向熱管另一端（冷凝段），蒸汽在冷凝段凝結(jié)放出潛熱，熱量通過冷凝段浸滿工作液的吸液芯和管壁傳出，完成熱量從高溫

12、向低溫的傳遞，凝結(jié)液在吸液芯毛細抽吸力的作用下流回蒸發(fā)段。如此反復循環(huán)，就能達到不斷把熱量從高溫向低溫傳遞。熱管換熱器工作示意圖熱管換熱器控制示意圖B. 生產(chǎn)工藝流程：（見下圖）C. 開發(fā)管理采用微軟MSF方法MSF 小組模型基于這樣一個前提，即小組里的每個角色都代表了對項目的一種獨一無二的觀點，沒有哪一個人能夠成功地代表所有角色的所有質(zhì)量目標。但是客戶需要一個對項目狀態(tài)、行動和當前問題等信息的權威來源。為了解決這一兩難的境地，同級的小組成員必須把對客戶的清晰責任與對整體成功的共同職責結(jié)合起來。在小組內(nèi)部，每個角色都對實現(xiàn)自己質(zhì)量目標所需要的活動負有責任，小組的每個成員都對項目的整體成功和解決

13、方案的質(zhì)量都負有職責，并希望根據(jù)他們自己的知識提供自己的想法和觀察，即使是在那些他們并不負責的領域里。具體來說，MSF 小組角色共同擔當著項目管理很多方面的職責，例如風險管理、時間管理、質(zhì)量管理、規(guī)劃、日程安排、小組招聘，以及人力資源管理等。采用MSF方式管理，被賦予權力的小組會更加有效，在一個高效的小組里，成員被賦予權力來交付他們自己的承諾，他們相信只要是他們所依賴的、由別人來承擔的承諾，別人就能夠交付承諾。類似的，客戶有權認為，小組會兌現(xiàn)其承諾，并就此進行規(guī)劃。任何延遲或者改變都應該被盡快報告。MSF 小組向其成員賦予了完成他們的承諾所需要的權力。這對于項目管理這一角色監(jiān)視過程的能力具有深

14、遠的影響。如果沒有被賦予的權力和承諾，小組管理者就必須不斷檢查，看小組成員是否偏離了方向。一旦他們確信任何延遲都會在發(fā)現(xiàn)的時候被立即報告，小組領導就會變成一個具有更大促進作用的角色，幫助小組成員評估他們的真實位置，同時為他們提供指導和幫助。對過程的監(jiān)視分布在小組的各處，并成為一個支持性的角色，而不是一個控制性的角色。當前，MSF 有三個準則，分別是風險管理、就緒管理和項目管理。MSF 認為，這些準則已經(jīng)發(fā)展出了建立在多個行業(yè)基礎上的最佳做法，而不僅僅只在信息技術 (IT) 行業(yè)里。這些做法常常能夠被應用到 IT 操作和其他業(yè)務過程以及 IT 項目里。MSF 沒有重新發(fā)明這些做法，而是總結(jié)了項目

15、小組需要知道的、關于這些準則的一些內(nèi)容，并加入了 Microsoft 小組在過去幾年里所領悟到的東西。5.2、 組織方式和課題分解本項目由我公司總經(jīng)理兼技術總監(jiān)擔任項目負責人，由項目擬承擔單位的企業(yè)技術研發(fā)中心負責技術開發(fā)工作。各部門已經(jīng)落實到崗，責任到人。課題分解為軟件組和硬件組。軟件組負責系統(tǒng)軟件平臺開發(fā)、系統(tǒng)方案設計和軟件測試發(fā)布。硬件組負責芯片開發(fā)、PCB原理設計、模塊調(diào)試、硬件原理圖設計、硬件可靠性分析、發(fā)布和測試。專人負責系統(tǒng)集成和工業(yè)性試驗、調(diào)試測試。項目組成員都具有本行業(yè)和本領域5年以上的開發(fā)實踐經(jīng)驗，具體分工如下：成員1：項目組負責人，負責項目總體方案，碩士學位，研究方向主要

16、是通信電源、動力環(huán)境監(jiān)控、通信局（站）節(jié)能減排等領域，承擔了國家火炬計劃項目1項、國家重點新產(chǎn)品項目2項，主持和參與了十多項通信行業(yè)標準的起草，獲得省、市科技進步獎3項目，榮獲“浙江省信息產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新先進個人”、“中國通信電源十大優(yōu)秀人物”等榮譽；成員2：市場調(diào)研、技術需求分析、總體設計；成員3：項目經(jīng)理，專項負責該項目的各項工作；成員4：硬件測試專員；成員5：PCB原理設計、模塊調(diào)試成員6：負責項目設備的硬件測試、試驗；成員7：負責項目設備的單片機開發(fā)；成員8：產(chǎn)品外觀設計；成員9：負責硬件測試工作；成員10：檢測、工業(yè)化試驗；5.3、 項目創(chuàng)新點創(chuàng)新點一：采用獨創(chuàng)的SIS熱管技術，一個普通

17、基站用機組日均耗電不足10度，節(jié)電效果顯著。創(chuàng)新點二：僅靠工質(zhì)的自然循環(huán)來實現(xiàn)排熱功能，全部循環(huán)在封閉式管路完成，不必靠壓縮機驅(qū)動，可靠性和穩(wěn)定性相對較高，主體設備使用壽命可達15年。創(chuàng)新點三：無冷凝水產(chǎn)生，系統(tǒng)無需額外耗能加濕、除濕;避免直接引入室外空氣的污染問題，同時也避免直接引入室外空氣方式的粉塵、濕度難以控制問題。創(chuàng)新點四：對圍護結(jié)構改動小(不需要開通風口，不額外安裝風道)，不改變原有的防盜結(jié)構。創(chuàng)新點五：與原基站(機房)空調(diào)設備智能聯(lián)動，共同保證室內(nèi)環(huán)境控制要求，實現(xiàn)安全節(jié)能。同時使用該設備后，大大降低原有空調(diào)工作時間，延長原有空調(diào)使用壽命，降低空調(diào)的更換頻率，節(jié)省空調(diào)采購投資，及維

18、護費用。（六）、 計劃進度安排2013年7月至2013年8月 市場調(diào)研、技術需求分析、總體設計2013年9月至2013年10月 硬件原理圖設計、可靠性分析、軟件項目設計2013年11月至2013年12月 PCB原理設計、軟件代碼開發(fā)2014年1月至2014年3月 模塊調(diào)試、軟件算法開發(fā)、系統(tǒng)集成、檢測、工業(yè)化試驗2014年4月至2014年5月 系統(tǒng)測試調(diào)試、市場銷售2014年6月至2014年7月 項目完成并驗收（七）、 現(xiàn)有工作基礎和條件1、項目基礎我公司已經(jīng)于2012年度開始了相關調(diào)研，并對基礎技術進行了研發(fā)。在產(chǎn)品研發(fā)過程中采用了模塊化設計，單個模塊都進行了可靠性試驗，并獲得成功。軟件研發(fā)

19、已經(jīng)完成了相關軟件的結(jié)構設計，各功能模塊的設計已經(jīng)開始。特別是我公司在機房節(jié)能減排、動力環(huán)境監(jiān)控、綜合告警平臺、通信電源、遠程控制等領域有比較成熟的技術和產(chǎn)品，為本項目的研發(fā)奠定了堅實的基礎。2、人才優(yōu)勢公司擁有一支從事計算機系統(tǒng)集成軟件、硬件產(chǎn)品研發(fā)的科研隊伍，專業(yè)配套齊全 ，年齡結(jié)構優(yōu)勢互補的人才。其中有從事計算機系統(tǒng)集成開發(fā)設計二十多年，經(jīng)驗豐富的專家、碩士研究生、高工多人；有功力深厚，思想開拓，中堅力量的中年科技人才。高級職稱10人，工程師25人, 大專以上學歷117人。工作成就：獲得了“中國通信電源十大優(yōu)秀人物”、“浙江省信息產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新先進個人”等榮譽，主持國家重點新產(chǎn)品項目2項、

20、國家火炬計劃項目1項，獲國家實用新型專利4項、發(fā)明專利1項、6項軟件著作權登記、浙江省科技進步獎1項、科技進步獎2項。參與修訂行業(yè)標準10余項。3、技術優(yōu)勢十多年來，公司一直致力于通訊運營商IT支撐系統(tǒng)的項目規(guī)劃、設計與開發(fā)業(yè)務，并提供支撐系統(tǒng)的運行維護外包服務，是多家省級通訊運營商重要的IT服務商。是一家專業(yè)從事通信行業(yè)應用系統(tǒng)的研發(fā)與建設的IT服務公司。公司建有技術研究開發(fā)中心，進行通信硬件、軟件的開發(fā)工作。先后開發(fā)出了全電腦電池參數(shù)測量系統(tǒng)、動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、一體化智能門禁系統(tǒng)、機房安全防范（消防）智能監(jiān)控系統(tǒng)、機房空調(diào)恒溫恒濕節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)、機房圖象簡易（全景）監(jiān)控系統(tǒng)、智能低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)等。廣泛應用于電信、移動、網(wǎng)通、軍工、冶金、石化、金融、紡織、電力等行業(yè)和領域。其中全電腦電池參數(shù)測量儀獲得了多項專利，并被認定為國家重點新產(chǎn)