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数据中心空调系统节能技术白皮书
目录
.自然冷却节能应用3
概述3
直接自然冷却3
简易新风自然冷却系统3
新风直接自然冷却5
中国一些城市可用于直接自然冷却的气候数据：8
问接自然冷却8
间接自然冷却型机房精密空调解决方，调节新风阀、回风阀及防霜风阀进行比例调
节。
直接自然冷却系统可以根据室外温度和机房热负荷的变化自动动态调节，设定的
室内回风温度越高，利用室外新风自然冷却的时间越长，由机组的控制器来自动
选择控制不同模式的运行（以室内回风温度设定为24c为例）。
新风直接自然冷却系统控制
.压缩机制冷模式
当室外温度高于24c时，机组运行方式为：压缩机运行+室内侧风循环
室内回风阀完全打开，排风阀关闭，新风阀关闭，此时通过压缩机运行，室内风循环来为机房提供冷量。
.混合运转模式
当室外温度在18c〜24c范围内时，机组运行方式为：压缩机运行+全新风室内回风阀完全关闭，排风阀打开，新风阀打开，室外此时压缩机间歇运行，降低新风温度，为机房提供冷量。
1

室外温度不高于18c则系统可以启动自然冷却。此时压缩机不工作。室外新风风阀及排风风阀开启，依据室外温度最大可至全开。回风风阀依据需要的混合的风量调整至相应开度。此时节能效果最显著。
在该模式下，当室外温度达到结霜温度时，防霜风阀开启，进入室内新风先与部分室内回风进行一次混合，将室外冷空气预热，然后再与室内回风进行二次混合，精确控制送风温度。
新风直接自然冷却系统优势
但与简易型新风自然冷却系统比起来，新风自然冷却系统初投资更大，但也具备以下优势：
1适用温度范围更加广泛：新风结构增加防霜混风箱等，可以适应更低的室外温度；
2运行成本进一步降低：运行新风自然冷却的时间更长，进一步减少压缩机能耗。
3自然冷却节能效果更佳：相对于间接自然冷却，新风自然冷却无需冷液作为媒介，无需水泵及室外风机的功耗，节能效果更佳显著。
新风直接自然冷却系统应用区域
新风自然冷却系统应该在数据中心建设之前就考虑该方案，并围绕该制冷解决方
案进行数据中心的选址、设计。
选址及设计应考虑灰尘、烟雾、湿度范围、安全、楼层高度等因素。
以应用规模来讲，新风自然冷却系统适用于中大型以及超大型数据机房。
：
间接自然冷却型机房精密空调原理
机房空调间接自然冷却系统由室内机组，室外干冷器（或冷却塔）和水泵等组成。
室内机组是在水冷型机组的蒸发盘管上面增加了一套自然冷却冷水盘管。室外温
度较高时，压缩机制冷运转，冷却水在板式换热器内吸热，通过干冷器，（或冷
却塔）散热，；在室外温度相对低时，水温达到一定要求时，控制水阀，让部分
或全部冷水流经自然冷却冷水盘管，冷却室内部分或全部负荷。因为制冷剂循环独立于自然冷却水循环，所以该系统具有混合运行模式，即在使用自然冷却的同时，压缩机间歇性运行来保证制冷量的要求。这样一来提高了使用自然冷却的室外温度范围，产生更大的节能效果。其实物示意如下图所示：
间接自然冷却机房精密空调控制
该系统跟据室外温度和负载，有机房空调控制器自动进行模式切换，设定的室内
回风温度越高利用室外新风自然冷却的时间越长，以室内回风温度设定为27c为例，在室外气温低于24c就可以启动自然制冷，进入混合模式运行。
该系统运行模式如下：
.压缩机模式
室外温度高于24c时，自然冷却水阀关闭，冷凝器水阀开启，机组以压缩机模
式运行，为机房提供冷量。该模式下制冷系统能耗最高。
.混合模式
当室外温度在13c至24c范围内，机组在混合模式下运行。此模式，自然冷却
盘管水阀开启，冷凝器水阀开启，压缩机循环间隙性工作，干冷器提供的冷水继
续为机房提供部分冷量，此时耗电量约在压缩机满载运行时的42〜90%之间。
混合模式在全年中所占比例较大，可最大程度减少压缩机运行时间。
.自然冷却模式
室外温度低于12c系统可以实现自然冷却。此模式下压缩机循环不工作。通过
干冷器来制取冷冻水，为机房提供制冷量，此时节能效果最显著，耗电量是仅为
压缩机模式下的21%~37%左右。

间接自然冷却机房空调机组的应用，具备以下优势：
.环境适用性更好：由于无新风制冷，间接自然冷却对室外空气的质量要求降低,
适用范围更广；
.节能效果显著：在北方地区，全年可以节约40%的制冷能耗，在广州地区也
可以节约12%以上的制冷能耗；
.安装、设计更加灵活方便：采用水冷方式冷却，管道距离没有限制，干冷器可
放在屋顶或地面均可，应用更加方便；
.解决方案更加可靠：每个机组都有自己的压缩机系统，单个机组的故障不影响