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                      數據中心蓄冷系統選擇

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                      時間: 2018-11-28
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                      在數據中心的大型空調水系統中,為了達到連續制冷的功能,采用的措施主要是蓄冷技術。在Uptime T4等級的數據中心要求里,明確要求了連續制冷功能;在其他規范和標準里面,對于這個功能沒有明確而具體的要求。但針對非有計劃的失電時,仍然需要保證空調系統提供正常冷卻功能的數據中心來說,設置蓄冷系統不失為一個既技術可行又經濟的選擇。

                      為什么數據中心選擇水蓄冷系統?

                      工程中常用的蓄冷介質有下列三種蓄冷介質:

                      :利用水的溫度變化儲存顯熱量,蓄冷溫度一般取4,蓄冷溫差為511。水的單位體積蓄冷量較小,為5.812.77kW·hm3,蓄冷貯槽體積較大。制冷機可以按常規空調工況或者稍低溫度運行。

                      :利用冰的溶解潛熱儲存冷量,制冰溫度一般取—4—8℃;冰的單位體積蓄冷量較大,為4050kW·hm3,冰蓄冷貯槽所占容積較水蓄冷小。冰蓄冷可提供較低的供水溫度,但至少1臺制冷機為雙工況型,在制冰期間的效率會有所下降。

                      3. 共晶鹽:無機鹽與水的混合物稱為共晶鹽,共晶鹽的相變溫度一般為57℃。該蓄冷方式的單位體積蓄冷量約為20.8kW·hm3,所需蓄冷槽的體積介于冰蓄冷和水蓄冷之間。制冷機可按常規空調工況運行。

                      綜上所述,水蓄冷是單位體積蓄冷量最小的蓄冷方式,需要的蓄冷槽容積最大;盡管如此,水蓄冷系統依然是目前數據中心常用的蓄冷形式。為什么選擇水蓄冷而不是選擇其他蓄冷方式呢?有以下幾個原因:

                      數據中心項目的冷凍水溫度都較高,有的系統冷凍水供回水溫度做到17/23℃;如果采用水蓄冷,冷水機的運行可以做到只有一種工況,而不是采用雙工況冷水機,按照系統供水水溫提供出水溫度即可,可以在原有冷機參數的基礎上設計蓄冷系統的水溫參數,并且可以保證供冷及蓄冷工況時的冷水機效率均較高。

                      2.?數據中心的蓄冷時間較短,滿足市電柴電轉換時間即可,一般設置為15分鐘,也可以更短,所以水蓄冷單位體積蓄冷量小的劣勢沒那么明顯,數據中心的場地可以滿足設置水蓄冷罐,也可以在規范和功能許可下與其它一些水池有條件的合用。

                      數據中心的放冷時間不規律,且對安全可靠性要求很高,冰蓄冷和共晶鹽都需要增加中間換熱器,泵等專有蓄放冷設備,而水蓄冷可直接并聯或串聯進入冷凍水系統,與冷凍水系統共用水泵,蓄放冷過程簡單,可實現機械式轉換,安全可靠性高,能隨時切入放冷,適應突然失電的情況。

                      水蓄冷的蓄冷溫度提高,相對冰蓄冷和共晶鹽蓄冷節省了向周圍環境的散冷量,而數據中心的蓄冷罐需要一直保持蓄冷狀態,節約此部分能耗有較大的節能意義。


                      為什么冷機與蓄冷罐并聯?


                      按照冷水機與蓄冷罐的系統里的關系,可以有三種形式:

                      冷水機組在蓄冷罐下游的串聯形式;

                      冷水機組在蓄冷罐上游的串聯形式;

                      冷水機組與蓄冷罐并聯

                      對于舒適型空調系統,設計蓄冷系統目的是為了利用電價差進行節能;而數據中心的空調系統,設計蓄冷系統目的是為了數據中心的連續制冷,當然也可以在特定條件下,利用這個系統進行充放冷運行而達到一部分節能的目的。而數據中心的蓄冷系統相對于舒適性空調的蓄冷系統來說,應該更加簡單可靠。


                      數據中心蓄冷系統選擇

                      蓄冷罐與冷機串聯系統示意圖



                      數據中心蓄冷系統選擇


                      蓄冷罐與冷機并聯系統示意圖

                      對于舒適性空調水蓄冷系統,需要考慮的過程為:1、單制冷機供冷運行工況;2、單制冷機蓄冷工況;3、單蓄冷罐放冷工況;4、制冷機供冷蓄冷罐蓄冷聯合工況;5、制冷機蓄冷罐聯合放冷工況;6、待機。而數據中心空調系統僅需要考慮:1、單制冷機供冷運行工況;2、單蓄冷罐放冷工況;3、制冷機供冷蓄冷罐蓄冷聯合工況;4、待機(僅限于調試階段)。

                      3時,當采用冷水機組在蓄冷罐上游的串聯形式時,會出現短時間末端供水溫度不穩定情況;當采用冷水機組在蓄冷罐下游的串聯形式時,會出現蓄冷罐的蓄水溫度高于冷水機供水溫度的情況。當采用冷水機組與蓄冷罐并聯形式時,沒有以上問題,而且系統可以做到簡單可靠。因此,對于大型數據中心蓄冷系統,一般不推薦使用串聯形式,宜采用并聯方式;對于小型的數據中心蓄冷系統,考慮一次泵系統簡單可靠,采用串聯也未嘗不可。


                      數據中心系統蓄冷系統典型系統


                      下面是數據中心的比較典型的帶蓄冷功能的冷凍水系統示意圖,僅供各位讀者參考。每個數據中心都有獨特的需求,蓄冷系統需要根據具體項目情況,采用合理的蓄冷技術進行設計,以達到滿足數據中心安全節能的運營要求。

                      1)小型數據中心冷凍水蓄冷系統

                      • 閉式水蓄冷罐(N

                      • 管路雙環路


                      數據中心蓄冷系統選擇


                      2)大型數據中心冷凍水蓄冷系統

                      • /閉式水蓄冷罐(N

                      • 管路雙環路


                      數據中心蓄冷系統選擇


                      兩種系統各有優劣點,在數據中心項目中,一次泵系統相較于二次泵系統水泵能耗相對更低,二次泵系統相較于一次泵系統更安全可靠。每個數據中心都有獨特的需求,蓄冷系統需要根據具體項目情況,采用合理的蓄冷技術進行設計,以達到滿足數據中心安全節能的運營要求。


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