数据中心空调系统节能技术白皮书.docx

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目录
自然冷却节能应用3
概括3
直接自然冷却3
简略新风自然冷却系统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天气数据:8
间接自然冷却8
间接自然冷却型机房精细空调停决方案8
风冷冷水机组间接自然冷却解决方案12
水冷冷水机组间接自然冷却解决方案15
中国一些城市可用于间接自然冷却的天气数据:16
机房空调理能设计17
动向零件17
压缩机17
风机18
节流零件19
加湿器19
构造设计21
冷冻水下送风机组超大面积盘管设计21
DX型下送风机组高效后背板设计22
控制节能22
主备智能管理22
EC风机转速控制23
压差控制管理23
冷水机组节能控制管理26

概括
跟着数据中心规模的不停扩大,服务器热密度的不停增大,数据中心的能耗在能源耗费中所占的比率不停增添。制冷系统在数据中心的能耗高达40%,而制冷系统中压缩机能耗的比率高达50%。所以将自然冷却技术引入到数据中心应用,可大幅降低制冷能耗。
自然冷却技术依据应用冷源的方式有能够分为直接自然冷却和间接自然冷却。直接自然冷却又称为新风自然冷却,直接利用室外低温凉风,作为冷源,引入室内,为数据中心供给免费的冷量;间接自然冷却,利用水(乙二醇水溶液)为媒介,用水泵作为动力,利用水的循环,将数据中心的热量带出到室外侧。
自然冷却技术科依据数据中心规模、所在地理地点、天气条件、四周环境、建筑构造等选择自然冷却方式。
直接自然冷却
直接自然冷却系统依据风箱的构造,一般可分为简略新风自然冷却新风系统和新风自然冷却系统。
简略新风自然冷却系统
简略新风自然冷却系统原理
简略新风直接自然冷却系统主要由一般下送风室内机组和新风自然冷却节能风
帽模块构成。节能风帽配置有外面空气过滤器,过滤器上应装置有压差开关,并能够传达信号至控制器,当过滤器发生堵塞时,开关会提示过滤器报警。该节能风帽应具备新风阀及回风阀,可比率调理风阀开度,调理新风比率。
该系统依据检测到的室外温度、室内温度以及系统设定等控制自然冷却的启动与停止。
简略新风自然冷却系统控制
进入自然冷却运行模式的条件:主要依据室外温度及室内设定温度作为进入自然冷却模式的依照。ASHRAETC2008建议数据机房温度范围18-27℃,可将机房温度设定为27℃,甚至更高些。设定的室内温度越高越利于空调机组能效的提高,利用室外新风自然冷却的时间也越长。
简略新风自然冷却系统运行主要有以下模式:

室外温度不知足自然冷却条件时,系统运行模式为压缩机运行模式。经过压缩机循环制冷来冷却机房。
压缩机模式下,新风阀封闭,排风阀封闭,回风阀翻开,仅室内侧气流进行循环。

在自然冷却可启动的温度范围内,假如自然冷却供给的冷量不可以知足室内需求,机组将经过压缩机循环间歇性工作保证室内温度,此时系统运行模式为混淆模式。
混淆模式下,新风阀翻开,排风阀翻开,回风阀封闭,压缩机间歇性工作,室内气流为崭新风。

室外新风风阀翻开,排风阀翻开,压缩机停止运行。室内所需的冷量,完整由新风供给。新风风阀及回风风阀的开度在0-100%范围内自动调整。
为防备结霜,室外温度低于结霜温度时应停止室外新风直接自然冷却运行模式。
所以,该系统应当设置一个停止自然冷却运行的一个下限温度。
简略新风自然冷却系统优势
简略新风自然冷却系统,构造简单,控制及操作方便,拥有以下优势:
1更为高效节能:利用新风制冷,减少压缩机运行时间,可大幅减少制冷系统能耗;
改造成本低:新风系统简单,只要增添一个风帽组件,并引入新风即可,改造花费低;
运行成本降低:压缩机能耗在制冷系统中的能耗约占50%,压缩机运行时间减少,能耗降低,运行成本降低;
合用机型宽泛:可使用于风冷、水冷、CW及双冷源等下送风型所有机组;
要求精细空调机组一定为EC风机,进一步降低机房空调能耗;
能够一组机组共享一个外面传感器,减少设施配置投资。简略新风自然冷却系统应用地区
简略新风自然冷却合用于中国绝大多半地区。
引入新风环境应防止太阳直射,应试虑尘埃、烟雾、湿度范围、安全、楼层高度等要素。
以应用规模来讲,简略型新风自然冷却系统合用于中小型数据机房。
新风直接自然冷却
新风直接自然冷却系统原理
新风直接自然冷却系统主要由室内机组,含新风阀、回风阀及防霜风阀的节能混风箱模块及排风口构成。
当室外新风温度达到启动自然冷却启动设定温度,系统将进入自然冷却运行模式或混淆运行模式。
系统依据室外温度及室内回风温度,调理新风阀、回风阀及防霜风阀进行比率调理。
直接自然冷却系统能够依据室外温度和机房热负荷的变化自动动向调理,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一样模式的运行(以室内回风温度设定为24℃为例)。
新风直接自然冷却系统控制

当室外温度高于24℃时,机组运行方式为:压缩机运行+室内侧风循环
室内回风阀完整翻开,排风阀封闭,新风阀封闭,此时经过压缩机运行,室内风循环来为机房供给冷量。

当室外温度在18℃~24℃范围内时,机组运行方式为:压缩机运行+崭新风
室内回风阀完整封闭,排风阀翻开,新风阀翻开,室外此时压缩机间歇运行,降低新风温度,为机房供给冷量。

室外温度不高于18℃则系统能够启动自然冷却。此时压缩机不工作。室外新风风阀及排风风阀开启,依照室外温度最大可至全开。回风风阀依照需要的混淆的风量调整至相应开度。此节气能成效最明显。
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淆,将室外冷空气预热,而后再与室内回风进行二次混淆,精准控制送风温度。
新风直接自然冷却系统优势
但与简略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合用温度范围更为宽泛:新风构造增添防霜混风箱等,能够适应更低的室外温度;
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。
自然冷却节能成效更佳:相关于间接自然冷却,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,节能成效更佳明显。
新风直接自然冷却系统应用地区
新风自然冷却合用于中国大多半地区。
新风自然冷却系统应当在数据中心建设以前就考虑该方案,并环绕该制冷解决方案进行数据中心的选址、设计。
选址及设计应试虑尘埃、烟雾、湿度范围、安全、楼层高度等要素。
以应用规模来讲,新风自然冷却系统合用于中大型以及超大型数据机房。
中国一些城市可用于直接自然冷却的天气数据:
间接自然冷却型机房精细空调原理
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)和水泵等构成。室内机组是在水冷型机组的蒸发盘管上边增添了一套自然冷却冷水盘管。室外温度较高时,压缩体制冷运行,冷却水在板式换热器内吸热,经过干冷器,(或冷却塔)散热,;在室外温度相对低时,水温达到必定要求时,控制水阀,让部分
或所有冷水流经自然冷却冷水盘管,冷却室内部分或所有负荷。因为制冷剂循环独立于自然冷却水循环,所以该系统拥有混淆运行模式,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,产生更大的节能成效。其实物表示以下列图所示:
其系统原理表示以下列图所示:
间接自然冷却机房精细空调控制
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27℃为例,在室外气温低于24℃就能够启动自然制冷,进入混淆模式运行。
该系统运行模式以下:

室外温度高于24℃时,自然冷却水阀封闭,冷凝器水阀开启,机组以压缩机模式运行,为机房供给冷量。该模式下制冷系统能耗最高。

当室外温度在13℃至24℃范围内,机组在混淆模式下运行。此模式,自然冷却盘管水阀开启,冷凝器水阀开启,压缩机循环空隙性工作,干冷器供给的冷水连续为机房供给部分冷量,此时耗电量约在压缩机满载运行时的42~90%之间。混淆模式在整年中所占比率较大,可最大程度减少压缩机运行时间。

室外温度低于12℃系统能够实现自然冷却。此模式下压缩机循环不工作。经过
干冷器来制取冷冻水,为机房供给制冷量,此节气能成效最明显,耗电量是仅为压缩机模式下的21%~37%左右。