蒸發(fā)冷卻+機械制冷聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用研究

袁國爐

珠海格力電器股份有限公司 廣東 珠海 519000

隨著科技的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的發(fā)展越來越趨向于模塊化、高密度和高精度，而這種發(fā)展形勢，也對數(shù)據(jù)中心中的空調(diào)系統(tǒng)提出更高的要求，但由于數(shù)據(jù)中心的運行對于空調(diào)系統(tǒng)的需求相對較高，想要確?？照{(diào)運行的質(zhì)量，并有效降低其能源消耗，除了要對其運行工況加以保證之外，還需要對機械制冷及蒸發(fā)冷卻聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)進行科學(xué)的應(yīng)用，因此，針對相關(guān)內(nèi)容進行研究是很有必要的。

一、淺析機械制冷及蒸發(fā)冷卻聯(lián)合系統(tǒng)

機械制冷及蒸發(fā)冷卻聯(lián)合系統(tǒng)具有多種形式，第一，根據(jù)產(chǎn)出介質(zhì)形式可以將其分為水側(cè)蒸發(fā)冷以及風(fēng)側(cè)蒸發(fā)冷卻。第二，按照機械制冷技術(shù)和蒸發(fā)制冷技術(shù)的結(jié)合模式則可以將其分為空調(diào)機組蒸發(fā)冷卻以及機械制冷配套蒸發(fā)冷卻聯(lián)合系統(tǒng)。而這種聯(lián)合制冷系統(tǒng)，根據(jù)冷源配置方式同樣可以將其分為兩種，一種是冷源外置型，包括蒸發(fā)冷卻恒溫恒濕機組以及機械制冷和蒸發(fā)冷卻聯(lián)合機組，另一種為冷源內(nèi)置型，包括機械制冷及蒸發(fā)冷卻聯(lián)合一體化空調(diào)。而對于蒸發(fā)冷卻配套機械制冷聯(lián)合供冷系統(tǒng)，根據(jù)服務(wù)區(qū)域可以將其分為分區(qū)供冷以及單一區(qū)域供冷，其中前者由蒸發(fā)冷卻設(shè)備產(chǎn)生的冷風(fēng)在作用于數(shù)據(jù)機房大環(huán)境以后，能夠使設(shè)備機架之外沒有熱源區(qū)域存在，而使用機械制冷產(chǎn)生的冷風(fēng)作用于小環(huán)境，其作用的主要對象就是機架當(dāng)中的發(fā)熱源。

二、機械制冷及蒸發(fā)冷卻聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

(一)聯(lián)合空調(diào)機組的應(yīng)用。某項目應(yīng)用機械制冷及蒸發(fā)冷卻聯(lián)合空調(diào)機組對數(shù)據(jù)機房當(dāng)中原有的空調(diào)機組進行改造，改造之后的空調(diào)機組主要包括直接蒸發(fā)冷卻段、管式間接蒸發(fā)冷卻段、送風(fēng)段、新回風(fēng)混合段、粗效段以及表冷段等內(nèi)容，而機房氣流在組織方式以上送上回為主。此外，改造之后的聯(lián)合空調(diào)機組當(dāng)中主要使用水平管式間接蒸發(fā)冷卻器，在中等濕度區(qū)域其效率能夠達到65%，而直接蒸發(fā)冷卻段效率能夠達到90%。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查和分析可以發(fā)現(xiàn)，對這種聯(lián)合系統(tǒng)進行應(yīng)用，能夠?qū)⒖照{(diào)機組出風(fēng)溫度控制在0-14℃，而且使用時間能夠達到3400h以上，且每年能耗約為55430k w/h，而應(yīng)用傳統(tǒng)形式的空調(diào)系統(tǒng)，在運行3400h以后，其能耗能夠達到234500k w/h，由此可見，在數(shù)據(jù)中心當(dāng)中應(yīng)用機械制冷及蒸發(fā)冷卻聯(lián)合空調(diào)機組，能夠有效減少數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗問題[1]。

(二)聯(lián)動系統(tǒng)的應(yīng)用。某公司通信機房為二類通信機房，在對其空調(diào)機房當(dāng)中的空調(diào)進行改造的過程中，主要是以原有機械制冷空調(diào)為基礎(chǔ)，同時又在其中加入了蒸發(fā)式冷氣機，這種蒸發(fā)冷氣機以四面進風(fēng)為主，且直流式通風(fēng)為一送一排的方式，數(shù)據(jù)機房當(dāng)中的機械制冷以及蒸發(fā)式冷氣機為相對獨立的系統(tǒng)，其關(guān)停主要由聯(lián)動控制方式來實現(xiàn)。并且兩套系統(tǒng)無法同時運行，利用聯(lián)動控制系統(tǒng)則主要是對兩系統(tǒng)進行切換，在夏季高溫情況下，只需要將機械制冷系統(tǒng)開啟，就能對數(shù)據(jù)中心當(dāng)中的除濕、降溫需求加以滿足，進入過度季節(jié)以后，單獨啟動蒸發(fā)式氣機即可獲得良好的降溫效果，從而將空調(diào)系統(tǒng)能耗有效降低。而該公司在所在區(qū)域建立了500座基站，并實施了節(jié)能改造，同時設(shè)置了相應(yīng)的直接蒸發(fā)式冷氣機，在運行期間每年能夠節(jié)約電費375萬元，其每年節(jié)電率能夠達到30%-90%。

(三)聯(lián)合分區(qū)供冷。正常情況下，數(shù)據(jù)機房當(dāng)中的散熱量會隨著高度方向發(fā)生遞減變化，其中熱量主要在機房設(shè)備背板處集中，因此，采用機械制冷及蒸發(fā)冷卻聯(lián)合的分區(qū)供冷方式，其中蒸發(fā)冷卻設(shè)備主要是將產(chǎn)生的冷風(fēng)作用在數(shù)據(jù)機房的大環(huán)境當(dāng)中，而機械制冷所產(chǎn)生的冷風(fēng)則是送往小環(huán)境，該系統(tǒng)在過度季節(jié)，利用機械制冷和蒸發(fā)冷卻聯(lián)合空調(diào)機組，將直接-間接蒸發(fā)冷卻開啟，就能夠?qū)?shù)據(jù)中心進行大環(huán)境降溫，而在夏季溫度較高的情況下，將系統(tǒng)表冷段開啟，應(yīng)用間接-表冷模式，就能實現(xiàn)大環(huán)境降溫。而機柜背板方面的冷卻則始終要通過機械制冷的單獨使用來實現(xiàn)。

(四)聯(lián)合一體化空調(diào)。機械制冷及蒸發(fā)冷卻聯(lián)合的一體化空調(diào)，其核心部件包括冷凝器、直接蒸發(fā)冷卻器、間接蒸發(fā)冷卻器以及蒸發(fā)器等，在一臺機組當(dāng)中，同時設(shè)置蒸汽壓縮式制冷的各項循環(huán)部件以及蒸發(fā)冷卻功能段，不需要在空調(diào)機組當(dāng)中外設(shè)冷源，對風(fēng)冷式冷凝器進行使用，能夠?qū)⒗鋮s水系統(tǒng)省去，這種一體化空調(diào)與原有的機械制冷和蒸發(fā)冷卻聯(lián)合空調(diào)機組不同，其主要是對管式間接蒸發(fā)冷卻產(chǎn)生的二次排風(fēng)冷量進行重復(fù)利用，使用低于室外干球溫度管式間接蒸發(fā)冷卻產(chǎn)生的二次排風(fēng)，將冷凝器熱量帶走，使其溫度有效降低，可以很好的提升機械制冷效率，利用管式間接蒸發(fā)冷卻器，對室外空氣進行預(yù)冷，能夠減少原有機械制冷的制冷負(fù)擔(dān)，從而降低機械制冷方面的裝機容量，更好的提升一體化空調(diào)機組的緊湊性，在數(shù)據(jù)中心當(dāng)中應(yīng)用機械制冷及蒸發(fā)冷卻聯(lián)合的一體化空調(diào)，需要確保自動化控制系統(tǒng)的智能化和高效性，使其能夠根據(jù)各種室外進風(fēng)濕度來切換一體化機組的運行方式，借助蒸發(fā)冷卻，盡可能的降低機械制冷過程中的能源消耗問題[2]。

(五)蒸發(fā)冷卻恒溫恒濕空調(diào)機組。該系統(tǒng)主要包括新風(fēng)段、回風(fēng)段、表冷段、預(yù)熱段、加熱段、送風(fēng)段、加濕段、直接蒸發(fā)冷卻段以及間接蒸發(fā)冷卻段等，這種系統(tǒng)的應(yīng)用主要是借助自然冷源，對空調(diào)精度要求較高的數(shù)據(jù)中心環(huán)境進行控制，通過對間接蒸發(fā)冷卻的應(yīng)用，將機械制冷造成的消耗有效降低

結(jié)語

綜上所述，在數(shù)據(jù)中心當(dāng)中有效應(yīng)用機械制冷及蒸發(fā)冷卻聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)，不僅能夠?qū)?shù)據(jù)中心的運行需求加以滿足，還能將空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗大幅降低，這對于數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義，因此，相關(guān)單位一定要對這種聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)保持重視，并在數(shù)據(jù)中心當(dāng)中進行科學(xué)的應(yīng)用，從而為數(shù)據(jù)中心的高效運行提供支持。