本期我们分享数据中心空调节能系统的2个案例。
本期我们分享数据中心空调节能系统的2个案例。
经济指标
该数据中心位于上海，1期总建筑面积约6万平方，总规划机架数约为5000架。其主供冷系统采用的是6套节能型水冷冷冻水系统，每套系统均采用磁悬浮变频冷水机组，2+1模式配制，并对应配置冷冻水泵、冷却水泵、开式冷却水塔、水处理及补水装置。同时为每台冷机配板式换热器，用于过度季节和冬季采用自然空气冷源。机房内采用冷冻水型列间或房间级精密空调。系统设2台250m3储冷罐，可保证系统最长20分钟的不间断供冷需求。
系统中冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机、各型精密空调风机都采用变频控制系统。冷冻水和冷却水主干网、每层空调水系统都采用环网布置,避免发生单点故障影响整个管网系统。
1.机房精密空调节能原理与策略
该数据中心机房精密空调皆采用EC变频风机水冷精密空调。该项目所选精密空调购自国内某知名品牌,产品技术具有一定的代表意义。所采用的水冷精密空调主要为水冷房间级空调和列间空调。房间级空调的主要参数为:显冷量150kW,额定风量39000m3/h,余压150Pa,送风20,60%rh,回风32℃,30%rh,额定制冷功率9.45kW,EC风机,下送风上回风;列间空调主要参数为:显冷量44kW,额定风量11050m3/h,余压20Pa,送风20℃,60%rh,回风32℃,30%rh,额定制冷功率.05kW,EC风机,前送风后回风。
我们采用标准焓差室对该品牌的房间级空调和列间空调的样机,在设定工况不同空调负荷下的功耗进行了测试。主要对100%、80%、60%和40%冷负载下的功耗进行了测量,具体结果见图3。
从测试结果可以发现,随着冷负荷下降,这2种精密空调的能耗都大幅下降,例如对房间级精密空调,当负荷从100%下降到80%时,功耗从约9.5kW下降至不足4.5kW,降幅约50%;对于列间空调,从图3中可以看到类似的规律,在负荷下降20%的情况下,功耗下降了约50%。
从变频精密空调测试结果得出,随变频精密空调负载率下降,空调能耗有较大下降,效率提升约160%。这提示我们,保持变频精密空调在较低负载下运行,是一个有效的降低数据中心能耗的途径,具体措施则是在正常负载下,除正常运行的空调外,同时开启部分或全部备机,用于降低各机的负载率,总供冷量保持不变的情况下,能效得到极大提示。需要注意,我们的测试表明,EC变频空调在负载率低于60%时,空调送风余压会有大幅降低,降低约40%。为保证送风压力,建议保持空调负载率在60%及以上。
2.冷水机组的节能原理与策略
此数据中心采用某国际知名品牌的变频磁悬浮离心式冷水机组,采用2+1配置,单机制冷量为1300rt,冷冻水供、回水温度分别为15℃、21℃。同时,冷水机组配合板式换热器共同工作,以便在过度季和冬季,实现部分和全部自然供冷。整套制冷系统中,冷冻水泵采用二次泵系统,其中一次泵与冷水机组一一对应,同时板式换热器也与冷水机组一一对应。冷水机组的供、回水主管采用环网结构,具体流程可见图2。二次泵从冷水机组的供回主管环网中吸取冷冻水,送往末端,其供水干网同样采用环网型式,提升供水可靠性。二次泵与冷水机组不存在一一对应关系。
图4显示了该磁悬浮离心式冷水机组在冷供、回水温度为15℃、21℃下,对应不同冷却水进口温度时,其COP在不同负载率下的变化规律。从图4中可以看出,在各冷却水进口温度下,该型变频冷水机组COP的变化规划存在共性:
1）冷水机组COP效率最高的区间出现在负荷30%-60%之间;
2）冷却水进口温度越低，COP效率越高，且随水温下降，COP增长率变大，图5中可以明显的看出这样的变化，随冷却水进口温度下降曲线斜率在增加;
3）冷水机组满负荷运行时,COP效率偏低;
4）同一冷却水进口温度下,冷水机组COP随负载率的降低,呈现先增加,在40%负载左右达到最大后,逐步下降的趋势;
5）冷水进口温度较低时,低负载区间的机组COP要远大于满载时的COP,典型表现见图4中18℃和22℃的曲线。
