數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗研究進(jìn)展

王猛

【摘要】 隨著信息化技術(shù)在各個(gè)行業(yè)的廣泛應(yīng)用，信息量的增長(zhǎng)速度也在不斷加快，而為了滿足信息化發(fā)展的要求，各個(gè)行業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)都極為重視，特別是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、政府、金融機(jī)構(gòu)等。本文在闡述數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】 數(shù)據(jù)中心 空調(diào)系統(tǒng) 節(jié)能 降耗

在數(shù)據(jù)機(jī)房運(yùn)行中，會(huì)對(duì)其的運(yùn)行造成影響的因素主要有運(yùn)行環(huán)境的溫濕度及潔凈度等，而要想保證運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定性，需要依靠空調(diào)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這也充分體現(xiàn)了在數(shù)據(jù)中心建立空調(diào)系統(tǒng)的重要性。從能耗總量上來(lái)看，空調(diào)系統(tǒng)的能耗占數(shù)據(jù)中心總能耗的1/3左右，是能源消耗的主要系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能降耗進(jìn)行研究，并對(duì)節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，以求達(dá)到節(jié)能降耗的目的，確保數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)成本能夠得到降低。

一、數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成

數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng)主要由制冷系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)構(gòu)成。其中，在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中，對(duì)能源消耗比較大的是制冷系統(tǒng)與散熱系統(tǒng)。在制冷系統(tǒng)中，能源消耗較大的系統(tǒng)單元是冷水機(jī)組，對(duì)制冷機(jī)組內(nèi)的制冷劑的高壓與低壓形態(tài)進(jìn)行充分利用，能夠讓熱量逆流，使熱量從數(shù)據(jù)中心內(nèi)流向室外，從而起到對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房進(jìn)行降溫的效果。在散熱系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)能源消耗較大的系統(tǒng)單元包括風(fēng)機(jī)和泵。在數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)，降溫輔助系統(tǒng)的工作原理是合理的利用冷卻塔、噴頭等裝置對(duì)水進(jìn)行蒸發(fā)，以達(dá)到排熱的目的。

二、數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)

1、自然冷卻技術(shù)。數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)是從不間斷的，這也代表著對(duì)其的供冷也不能出現(xiàn)間斷。一般情況下，即便是室外溫度遠(yuǎn)低于制冷系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)冷凍的水溫，制冷系統(tǒng)的冷水機(jī)組仍然能夠正常工作。自然冷卻技術(shù)作為一種重要的節(jié)能降耗技術(shù)，其的工作原理是在過(guò)渡季節(jié)內(nèi)，對(duì)數(shù)據(jù)中心的制冷優(yōu)先使用免費(fèi)冷源，且制冷過(guò)程不需要依靠壓縮機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以使制冷系統(tǒng)的運(yùn)行省去壓縮機(jī)的能耗，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。自然冷卻技術(shù)主要分為兩種：一種是水側(cè)自然冷卻技術(shù)，一種是風(fēng)側(cè)自然冷卻技術(shù)。水側(cè)自然冷卻技術(shù)的工作原理是在冷水與冷卻水系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)板式換熱器進(jìn)行串聯(lián)，以便保證冷水的供回水溫能夠穩(wěn)定在12℃/18℃。同時(shí)，在冷水供水溫度超過(guò)16℃后，制冷系統(tǒng)的冷水機(jī)組將全面開(kāi)啟冷負(fù)荷，對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行制冷；而若是冷水供水溫度高于10℃但低于16℃，則制冷系統(tǒng)將會(huì)用免費(fèi)冷源替代冷水機(jī)組的部分功效，通過(guò)利用免費(fèi)冷源和冷水機(jī)組共同對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行制冷。當(dāng)冷水供水溫度低于10℃后，制冷系統(tǒng)的冷水機(jī)組會(huì)被關(guān)閉，只依靠免費(fèi)冷源對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行制冷，以便降低能源消耗。風(fēng)側(cè)自然冷卻技術(shù)的工作原理是將室外空氣輸送至混風(fēng)室與數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)的回風(fēng)進(jìn)行混合，并利用過(guò)濾與加濕等環(huán)節(jié)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的混合風(fēng)進(jìn)行處理，利用AHU風(fēng)扇將機(jī)房?jī)?nèi)的混合風(fēng)輸送至蒸發(fā)盤(pán)管，利用盤(pán)管對(duì)室內(nèi)風(fēng)進(jìn)行冷卻，最后利用送風(fēng)管道將經(jīng)過(guò)處理的空氣輸送回?cái)?shù)據(jù)機(jī)房。這種技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠有效降低數(shù)據(jù)機(jī)房的回風(fēng)溫度，也能夠降低精密空調(diào)的耗冷量。

2、熱管式機(jī)房空調(diào)。早期，對(duì)數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗的研究主要是以熱量回收和自然冷源合理利用來(lái)達(dá)到空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗的目的。近年來(lái)，當(dāng)熱管性能試驗(yàn)完成后，發(fā)現(xiàn)在室內(nèi)外溫差超過(guò)5℃時(shí)，熱管式機(jī)房空調(diào)就能夠投入使用。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，在5℃—24℃這一范圍內(nèi)，熱管式機(jī)房空調(diào)的機(jī)組效能比能夠達(dá)到3.63—10.64。通過(guò)對(duì)比R22與R134a這兩種熱管機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的換熱特性與最佳工質(zhì)充注比率，可以得出結(jié)論：該系統(tǒng)比較適應(yīng)于溫差較小的環(huán)境運(yùn)行，而且發(fā)揮的制冷效果較好。在相同條件下，充注R22的系統(tǒng)換熱能力要超過(guò)充注R134a的大約19.2%，而這兩種熱管機(jī)房空調(diào)的工質(zhì)充注比例都超過(guò)了80%。分離式熱管型空調(diào)系統(tǒng)是基于熱管式機(jī)房空調(diào)而產(chǎn)生的新型熱管排熱系統(tǒng)。該系統(tǒng)的構(gòu)造方式是蒸發(fā)部分與冷凝部分進(jìn)行分離，使得換熱面積大小可以依據(jù)換熱需求自行調(diào)整。該系統(tǒng)的工作原理是熱管內(nèi)工質(zhì)吸收熱量，并向外排放熱量，凝結(jié)成液體，最后冷凝液體會(huì)在重力作用下回流經(jīng)下降管回流蒸發(fā)段，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的換熱。在該系統(tǒng)中，室內(nèi)蒸發(fā)器一般使用的是冷風(fēng)式蒸發(fā)器，并且融合了精確送風(fēng)技術(shù)。實(shí)驗(yàn)表明，R22和R134a這兩種熱管機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的最佳沖液率都能夠達(dá)到80%左右；而且當(dāng)室內(nèi)外溫差超過(guò)5℃的時(shí)候，該系統(tǒng)就能被使用；假如溫差變大，則換熱器單位面積的換熱量和能效也會(huì)隨之增加。同時(shí)，該系統(tǒng)的工作最低允許高差是100mm，若高差增大，則EER值會(huì)隨之增大；而當(dāng)工作高差達(dá)到600mm后，EER值的增速就會(huì)放緩。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，數(shù)據(jù)中心內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的能耗量比較大，占數(shù)據(jù)中心總能耗的1/3，而空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)能耗較為嚴(yán)重的是制冷系統(tǒng)與散熱系統(tǒng)。針對(duì)上述情況，文章對(duì)自然冷卻技術(shù)及熱管式機(jī)房空調(diào)進(jìn)行了分析，以求為數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能降耗提供支持。

參 考 文 獻(xiàn)

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