數(shù)據(jù)中心冷源選型應(yīng)該如何確定?縱觀海內(nèi)外暖通系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景可以發(fā)現(xiàn),同樣地區(qū)、同樣氣候條件,暖通系統(tǒng)的選擇都不盡相同。究其原因,冷源選擇需要綜合考慮綠色節(jié)能、系統(tǒng)可靠性、運(yùn)維復(fù)雜性、建筑限制條件、全生命周期TCO最優(yōu)等因素,而不是一味追求低PUE值的目標(biāo)。本文將介紹海外數(shù)據(jù)中心常見(jiàn)冷源形式,剖析利弊得失,以資參考。

一  名詞解釋

AHU:Air handling unit,空氣處理機(jī)組,是用于處理空氣溫度、濕度、潔凈度的設(shè)備,通常由箱體、風(fēng)機(jī)、過(guò)濾網(wǎng)、加濕器、制冷盤(pán)管等部件組成。  

DX:Directexpansion,直膨式制冷。是指制冷劑在蒸發(fā)器中膨脹蒸發(fā)對(duì)空氣直接進(jìn)行制冷,中間不經(jīng)過(guò)水等換熱媒介。  

COP:Coefficientofperformance,制冷性能系數(shù)。在標(biāo)準(zhǔn)工況下,COP=制冷量/制冷機(jī)輸入功耗。COP越大,制冷效率越高。  

自然冷卻:利用自然界較低溫度的空氣、水等介質(zhì)來(lái)對(duì)制冷對(duì)象進(jìn)行制冷,減少機(jī)械制冷的開(kāi)啟時(shí)間,達(dá)到節(jié)能的目的。  

間接蒸發(fā)制冷:間接蒸發(fā)冷卻是指通過(guò)非直接接觸式換熱器將水蒸發(fā)得到的冷量傳遞給被制冷空氣實(shí)現(xiàn)空氣等濕降溫的過(guò)程。

二  概述

數(shù)據(jù)中心冷源形式多種多樣,可以從不同維度進(jìn)行歸類劃分。根據(jù)是否采用自然冷源,可以分為機(jī)械制冷和自然冷卻,根據(jù)末端工作媒介的不同可以劃分為DX制冷和冷凍水制冷;根據(jù)冷凝方式的不同可以進(jìn)一步分為風(fēng)冷和水冷;自然冷卻根據(jù)換熱介質(zhì)的不同可以分為風(fēng)側(cè)、水側(cè)、氟側(cè)自然冷和自然水冷卻(海水、湖水制冷)等形式。圖1系統(tǒng)歸類了數(shù)據(jù)中心常見(jiàn)冷源形式。

冷源形式形態(tài)各異,數(shù)據(jù)中心冷源選型應(yīng)該如何確定?縱觀海內(nèi)外暖通系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景可以發(fā)現(xiàn),同樣地區(qū)、同樣氣候條件,暖通系統(tǒng)的選擇都不盡相同。究其原因,冷源選擇需要綜合考慮綠色節(jié)能、系統(tǒng)可靠性、運(yùn)維復(fù)雜性、建筑限制條件、全生命周期TCO最優(yōu)等因素,而不是一味追求低PUE值的目標(biāo)。本文將介紹海外數(shù)據(jù)中心常見(jiàn)冷源形式,剖析利弊得失,以資參考。

三  數(shù)據(jù)中心冷源選擇

1、AHU直通風(fēng)+機(jī)械制冷

①原理  

當(dāng)室外空氣溫度低于空調(diào)設(shè)定送風(fēng)溫度時(shí)直接采用新風(fēng)對(duì)機(jī)房進(jìn)行制冷,圖2為AHU直通風(fēng)原理示意圖。當(dāng)室外空氣低于送風(fēng)溫度設(shè)定時(shí),室外新風(fēng)與室內(nèi)部分回風(fēng)混合后送風(fēng)。當(dāng)室外空氣溫度較高或空氣質(zhì)量較差時(shí),采用機(jī)械制冷。當(dāng)室外濕度超出送風(fēng)設(shè)定范圍時(shí),開(kāi)啟加濕或除濕功能。

②優(yōu)點(diǎn)  

相比間接蒸發(fā)冷卻,直通風(fēng)無(wú)換熱損失,進(jìn)入自然冷卻溫度設(shè)定點(diǎn)較高(室外干球溫度低于設(shè)定送風(fēng)溫度即可),全年可利用自然冷卻時(shí)間更長(zhǎng),制冷效率高;相比冷凍水系統(tǒng)維護(hù)和控制更簡(jiǎn)單,更容易實(shí)現(xiàn)模塊擴(kuò)展和分期部署;空調(diào)模塊之間相互獨(dú)立,故障自動(dòng)隔離,對(duì)運(yùn)維人員技能水平要求較低。

③缺點(diǎn)  

對(duì)空氣質(zhì)量要求高,室外空氣污染較高時(shí)需關(guān)閉自然冷卻模式,進(jìn)入機(jī)械冷卻模式;濕度控制較難。室外空氣相對(duì)濕度超出標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí),需要額外消耗能量加濕或除濕。

④典型應(yīng)用  

美國(guó)A運(yùn)營(yíng)商美西某機(jī)房。如圖3所示,AHU安裝在樓頂,新風(fēng)經(jīng)過(guò)AHU后送入機(jī)房架高地板,氣流組織較好。配備風(fēng)冷冷機(jī)機(jī)械制冷在室外高溫、高濕、或高污染條件下開(kāi)啟機(jī)械制冷?，F(xiàn)場(chǎng)參觀時(shí),室外溫度14℃,低于機(jī)房送風(fēng)溫度設(shè)定,但由于當(dāng)天下雨,室外空氣相對(duì)濕度較高,仍然需要啟用機(jī)械制冷對(duì)送風(fēng)進(jìn)行除濕;

美國(guó)B運(yùn)營(yíng)商美西某機(jī)房。該機(jī)房所在地緯度較高,十分適合采用自然冷卻。如圖4所示,AHU安裝在機(jī)房旁邊,新風(fēng)管和排風(fēng)管連接到屋頂通風(fēng)口。樓頂設(shè)置風(fēng)冷冷機(jī)用于機(jī)械制冷和除濕(圖5)。機(jī)房送風(fēng)采用上送上回,AHU通過(guò)安裝在吊頂?shù)娘L(fēng)管送到冷通道,熱通道密閉,通過(guò)吊頂靜壓箱回到AHU;

美國(guó)C運(yùn)營(yíng)商美西某機(jī)房。AHU設(shè)置在屋頂。冷風(fēng)通過(guò)風(fēng)管送到冷通道。熱空氣通過(guò)自然上浮回到AHU回風(fēng)口,回風(fēng)阻力較小。送回風(fēng)通過(guò)冷熱空氣高差密度梯度自然分離,未設(shè)置冷熱通道隔離,機(jī)柜功率密度5.5kW。

⑤應(yīng)用注意事項(xiàng)  

及時(shí)更換過(guò)濾網(wǎng)。美國(guó)某運(yùn)營(yíng)商機(jī)房曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)中效過(guò)濾網(wǎng)更換不及時(shí),導(dǎo)致灰塵沉積在設(shè)備外殼。更換中效過(guò)濾器后,現(xiàn)象消失;  

另外,同一地區(qū)D運(yùn)營(yíng)商某機(jī)房2019年夏天曾出現(xiàn)過(guò)機(jī)房高濕告警,導(dǎo)致某大客戶多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)生電路板短路故障;