IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化配置方法與綜合節(jié)電分析

陳燕樹

（中時(shí)訊通信建設(shè)有限公司，廣東廣州510030）

0 引言

近年來，隨著我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，其在人們生活中發(fā)揮了越來越重要的作用，促進(jìn)了我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。IDC機(jī)房作為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的一種新型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，能滿足人們對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)的個(gè)性化需求，但同時(shí)也增加了企業(yè)的能源消耗。因此，需要對(duì)IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)配置進(jìn)行優(yōu)化，并采取綜合節(jié)能措施，以減少企業(yè)的能源支出。

1 IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化配置

（1）合理配置散熱風(fēng)機(jī)?；ヂ?lián)網(wǎng)服務(wù)器中內(nèi)部熱量主要來源于IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的CPU、硬盤等設(shè)備發(fā)熱，需要配置散熱風(fēng)機(jī)來將熱量排出機(jī)房。一般來說，服務(wù)器廠商會(huì)配置對(duì)應(yīng)的散熱風(fēng)機(jī)，一般將它安裝在服務(wù)器機(jī)箱的背面?zhèn)?，CPU、硬盤等設(shè)備的散熱風(fēng)機(jī)安裝在服務(wù)器機(jī)箱的中部。

（2）合理排列機(jī)架/機(jī)柜。按照《TIA/EIA-942數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)》要求，在IDC機(jī)房空調(diào)機(jī)架/機(jī)柜排列時(shí)，應(yīng)選擇交替排列方式。這種布置方式將服務(wù)器低、高溫氣流進(jìn)行了隔離，以免服務(wù)器發(fā)生短路，從而提高了空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)作效率，降低了空調(diào)系統(tǒng)的能耗。

2 IDC機(jī)房空調(diào)的節(jié)能技術(shù)

根據(jù)筆者多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，IDC機(jī)房空調(diào)節(jié)能技術(shù)主要包括：冷卻塔供冷節(jié)能技術(shù)、冷通道封閉節(jié)能技術(shù)、智能新風(fēng)焓差節(jié)能技術(shù)和智能換熱節(jié)能技術(shù)。

2.1 冷卻塔供冷節(jié)能技術(shù)

將部分管路設(shè)于空調(diào)冷水系統(tǒng)上，當(dāng)室外濕球溫度較低時(shí)，將冷水機(jī)組關(guān)閉，讓循環(huán)冷卻水向空調(diào)系統(tǒng)供冷，為機(jī)房空調(diào)提供冷負(fù)荷，以達(dá)到節(jié)省能耗的目的。此技術(shù)的特點(diǎn)：（1）可以減少冷水機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間，延長(zhǎng)機(jī)組的使用壽命；（2）能降低機(jī)房的噪聲。

2.2 冷通道封閉節(jié)能技術(shù)

將兩排機(jī)柜面對(duì)面擺放，正面對(duì)著通道中間布置冷風(fēng)出口，以形成一個(gè)冷空氣區(qū)域，對(duì)整個(gè)送風(fēng)區(qū)域進(jìn)行封閉處理，使地板下送出的冷風(fēng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行散熱，以減少冷量的損耗。

此技術(shù)的特點(diǎn)有：

（1）有利于緩解機(jī)房局部過熱問題；

（2）降低風(fēng)量比，有效解決兩排機(jī)架散熱問題。

2.3 智能新風(fēng)焓差節(jié)能技術(shù)

通過空調(diào)系統(tǒng)的智能控制器檢測(cè)到室內(nèi)外空氣焓差大于設(shè)定值時(shí)，打開進(jìn)風(fēng)單元引入冷空氣，經(jīng)等焓加濕處理，降低室內(nèi)空氣溫度。此技術(shù)能減少空調(diào)運(yùn)行時(shí)間，降低電能消耗。

主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：

（1）將室外冷空氣引入室內(nèi)經(jīng)等焓加濕處理，降低空氣溫度，具有較好的冷卻效果；

（2）對(duì)空調(diào)系統(tǒng)起到備份作用。

2.4 智能換熱節(jié)能技術(shù)

當(dāng)系統(tǒng)的智能溫度傳感器檢測(cè)到室外氣溫低于設(shè)定值時(shí)，將機(jī)房空調(diào)關(guān)閉，開啟換熱系統(tǒng)風(fēng)機(jī)。通過室內(nèi)外空氣熱量交換，實(shí)現(xiàn)室外空氣加熱和室內(nèi)空氣冷卻，降低電能消耗和營(yíng)運(yùn)成本。

此技術(shù)的特點(diǎn)：

（1）換熱器對(duì)室內(nèi)外空氣進(jìn)行隔離，以免室內(nèi)空氣受到室外空氣的污染，保證機(jī)房濕度；

（2）此系統(tǒng)的換熱器不易積塵，拆裝方便，可有效降低運(yùn)維成本。

3 IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化配置及節(jié)電實(shí)例分析

3.1 工程概況

某智慧云服務(wù)基地工程，分為IDC數(shù)據(jù)機(jī)房和綜合辦公大樓兩個(gè)單體。IDC數(shù)據(jù)機(jī)房地上4層，地下1層，建筑高度23 m，建筑占地面積8 240 m2，總建筑面積4.1萬m2，地下建筑面積8 560 m2。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)配置

（1）由于本工程系統(tǒng)規(guī)模龐大，IDC機(jī)房夏季和冬季冷負(fù)荷分別為14 400 kW和13 200 kW，大樓冷負(fù)荷采用6組供回水主管供給。單臺(tái)冷水機(jī)組制冷量5 380 kW，單臺(tái)冷凍水循環(huán)泵流量達(dá)890 m3/h，單臺(tái)冷卻水循環(huán)泵流量達(dá)1 160 m3/h。

（2）為確保IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的可靠性，滿足不間斷運(yùn)行要求，應(yīng)采取以下優(yōu)化措施：

1）冷水機(jī)組選用4臺(tái)離心式冷水機(jī)組作為冷源，三用一備，作為制冷機(jī)組檢修時(shí)的備用冷源。

2）設(shè)置2臺(tái)分水器和2臺(tái)集水器，可獨(dú)立工作，互為備用。

3）空調(diào)末端選用160臺(tái)精密空調(diào)，備用40臺(tái)，新風(fēng)機(jī)組每3臺(tái)中1臺(tái)備用。

3.3 IDC機(jī)房中的節(jié)能措施

本工程空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)包括自然冷卻技術(shù)、冷通道封閉技術(shù)、制冷循環(huán)壓焓技術(shù)及余熱回收技術(shù)，節(jié)能收益顯著。

3.3.1 自然冷卻技術(shù)

由于IDC機(jī)房空調(diào)全年制冷，故最大的耗能設(shè)備為冷水機(jī)組。自然冷卻技術(shù)主要利用冷卻塔的蒸發(fā)進(jìn)行冷卻，承擔(dān)全部的冷負(fù)荷，以減少冷水機(jī)組的運(yùn)行能耗。

自然冷卻技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用常受到冷卻水出水溫度的影響，冷卻塔供冷流程如圖1所示，冷凍水供回水溫度為12℃/18℃，當(dāng)冷卻水出水溫度低于10.5℃時(shí)，可以通過換熱器將冷凍水的溫度從18℃降溫至12℃，并切換模式，將冷卻塔作為唯一冷源。

圖1 冷卻塔供冷流程圖

3.3.2 冷通道封閉技術(shù)

應(yīng)用冷通道封閉技術(shù)，可以將空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)送入架空地板內(nèi)，將架空地板與結(jié)構(gòu)板之間的空腔作為靜壓箱使用。在冷通道封閉技術(shù)應(yīng)用過程中，冷風(fēng)直接作用于高溫設(shè)備進(jìn)行換熱，換熱后的回風(fēng)溫度達(dá)到28℃時(shí)，將冷凍水供回水溫度提高至12℃/18℃，高溫冷凍水可以提高冷水機(jī)組COP。

3.3.3 制冷循環(huán)壓焓技術(shù)

此技術(shù)利用壓縮機(jī)吸氣，提高焓值，如圖2所示，q為一次循環(huán)制冷量，W為壓縮機(jī)功耗，1-2-3-4-5-1為冷凍水供回水溫7 ℃/12 ℃制冷循環(huán)壓焓圖，1′-2′-3′-4-5-1為冷凍水供回水溫12℃/18℃制冷循環(huán)壓焓圖，從圖中可以看出，當(dāng)q′＞q或W′＜W時(shí)，其COP=q/W，COP相應(yīng)提高。因此，利用高溫冷凍水不僅可以提高制冷量，而且能夠降低循環(huán)壓縮功耗，進(jìn)而提高機(jī)組COP。

3.3.4 余熱回收技術(shù)

IDC通信機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)回水水溫控制在18℃，采用全年制冷模式；綜合辦公樓空調(diào)系統(tǒng)采用夏季制冷、冬季制熱方式。從空調(diào)機(jī)組取出IDC機(jī)房配套空調(diào)水管中18℃部分回水作為熱源，生產(chǎn)50℃的低溫?zé)崴徊⒒厮抵?2℃，再返回水管，以承擔(dān)機(jī)房部分冷負(fù)荷。

圖2 制冷循環(huán)壓焓圖

4 結(jié)語

綜上所述，大部分IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)存在供冷能力差的問題，從而增加了空調(diào)系統(tǒng)故障，空調(diào)供冷能力不足還會(huì)引起機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)能耗大的問題。因此，要加強(qiáng)對(duì)IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)配置的優(yōu)化，從節(jié)能技術(shù)方面采取科學(xué)、合理的處理措施，確保空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排目標(biāo)。

[1]施盛建.IDC機(jī)房節(jié)能探討[J].信息系統(tǒng)工程，2014（6）：19-20.

[2]葛平，郁輝球，沈岑.熱管空調(diào)系統(tǒng)在南方地區(qū)某IDC機(jī)房的應(yīng)用分析[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2016，35（3）：63-65.