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。本文將介紹海外數(shù)據(jù)中心常見冷源形式,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、過濾網(wǎng)、加濕器、制冷盤管等部件組成。
DX:Directexpansion,直膨式制冷。是指制冷劑在蒸發(fā)器中膨脹蒸發(fā)對空氣直接進行制冷,中間不經(jīng)過水等換熱媒介。
COP:Coefficientofperformance,制冷性能系數(shù)。在標準工況下,COP=制冷量/制冷機輸入功耗。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)來對制冷對象進行制冷,減少機械制冷的開啟時間,達到節(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現(xiàn)空氣等濕降溫的過程。
二 概述
數(shù)據(jù)中心冷源形式多種多樣,可以從不同維度進行歸類劃分。根據(jù)是否采用自然冷源,可以分為機械制冷和自然冷卻,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。本文將介紹海外數(shù)據(jù)中心常見冷源形式,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)溫度時直接采用新風(fēng)對機房進行制冷,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,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,采用機械制冷。當(dāng)室外濕度超出送風(fēng)設(shè)定范圍時,開啟加濕或除濕功能。
②優(yōu)點
相比間接蒸發(fā)冷卻,直通風(fēng)無換熱損失,進入自然冷卻溫度設(shè)定點較高(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間更長,制冷效率高;相比冷凍水系統(tǒng)維護和控制更簡單,更容易實現(xiàn)模塊擴展和分期部署;空調(diào)模塊之間相互獨立,故障自動隔離,對運維人員技能水平要求較低。
③缺點
對空氣質(zhì)量要求高,室外空氣污染較高時需關(guān)閉自然冷卻模式,進入機械冷卻模式;濕度控制較難。室外空氣相對濕度超出標準范圍時,需要額外消耗能量加濕或除濕。
④典型應(yīng)用
美國A運營商美西某機房。如圖3所示,AHU安裝在樓頂,新風(fēng)經(jīng)過AHU后送入機房架高地板,氣流組織較好。配備風(fēng)冷冷機機械制冷在室外高溫、高濕、或高污染條件下開啟機械制冷。現(xiàn)場參觀時,室外溫度14℃,低于機房送風(fēng)溫度設(shè)定,但由于當(dāng)天下雨,室外空氣相對濕度較高,仍然需要啟用機械制冷對送風(fēng)進行除濕;
美國B運營商美西某機房。該機房所在地緯度較高,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)冷冷機用于機械制冷和除濕(圖5)。機房送風(fēng)采用上送上回,AHU通過安裝在吊頂?shù)娘L(fēng)管送到冷通道,熱通道密閉,通過吊頂靜壓箱回到AHU;
美國C運營商美西某機房。AHU設(shè)置在屋頂。冷風(fēng)通過風(fēng)管送到冷通道。熱空氣通過自然上浮回到AHU回風(fēng)口,回風(fēng)阻力較小。送回風(fēng)通過冷熱空氣高差密度梯度自然分離,未設(shè)置冷熱通道隔離,機柜功率密度5.5kW。
⑤應(yīng)用注意事項
及時更換過濾網(wǎng)。美國某運營商機房曾經(jīng)出現(xiàn)過中效過濾網(wǎng)更換不及時,導(dǎo)致灰塵沉積在設(shè)備外殼。更換中效過濾器后,現(xiàn)象消失;
另外,同一地區(qū)D運營商某機房2019年夏天曾出現(xiàn)過機房高濕告警,導(dǎo)致某大客戶多個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)生電路板短路故障;
