数据中心空调系统节能技术白皮书

精选文库精选文库 -- 身消耗的功率更低。该风机比最早交流电机皮带传动离心风机节能高达50%身消耗的功率更低。该风机比最早交流电机皮带传动离心风机节能高达50%以上。风机类型对比：2.1.3节流部件在节流元件中，目前制冷系统中越来越多地使用电子膨胀阀，由于实时精确控制制冷剂流量，通常采用电子膨胀阀比采用热力膨胀阀的制冷系统节能8%左右。2.1.4加湿器目前，机房空调主要采用的加湿方式为电极式加湿及远红外加湿。随着数据机房节能减排的进一步要求，新的加湿方式如超声波加湿、节能减排的进一步要求，新的加湿方式如超声波加湿、湿膜加湿等被考虑应用到数据机房。考虑到机房的安全性、产品成熟度及节能性，相信超声波加湿机在数据机房的应用将有广阔的前景。加湿方式对比：2.2结构设计2.2结构设计针对节能的结构设计思路主要有：1）在有限空间内尽量增大换热器面积，以提高换热能力；2）降低机组内风压损失，以降低风机功耗。基于以上思路，在结构设计上，机房空调采用的方式有：1）对于冷冻水机组，下送风机组的换热部分与风机部分分两段设计，风机下置地板下安装，将原来机组内风机占用的空间用来增大换热器面积1）对于冷冻水机组，下送风机组的换热部分与风机部分分两段设计，风机下置地板下安装，将原来机组内风机占用的空间用来增大换热器面积2）对于DX型下送风机组，可将回风口面积增大，风量保持不变的情况下，降低风速，以减少压降，达到风机节能的目的。风口面积增大主要措施主要是增加机组深度。2.2.1冷冻水下送风机组超大面积盘管设计冷冻水室内机组由于无压缩机等制冷零部件，主要由两大部件组成：盘管及风机。机组的主要能耗在于风机功耗，而风机的功耗主要用于克服盘管及空气过滤器的阻力，为了实现节能运转就需要从降低盘管及空气过滤器的阻力着手。同样风量下，增大盘管的面积可降低盘管迎风风速，从而降低盘管阻力，实现节能运转。目前在冷冻水室内机组中采用下置式风机模块即是基于该项考虑。新型超大面积换热器，将风机模块安装在换热器模块的下面，更大的利用机组的内部空间。采用此种结构设计的机房空调，除换热效率提高外，同等风量条件下，采用此种结构设计的机房空调，除换热效率提高外，同等风量条件下，风机功耗最高可降低约25%。2.2.2DX型下送风机组高效后背板设计采用后背板设计，加深机组深度，增大机组回风口面，优化风道及制冷循环，提高机组能效，故可称为高效后背板。高效后背板主要可以带来以下好处：1）更均匀的制冷剂和气流分布：机组加深后，换热器角度发生变化，可以使制冷剂分布更均匀，同时换热器迎风气流也更加均匀；2）降低气流侧压力降进风面积增加，降低回风风速，同时更加均匀的气流也会使气流压降降低；33）降低风机功耗可降低风机功耗达5%~12%2.3控制节能2.3.1主备智能管理越来越多的用户选择冷冻水型精密空调解决方案，而越来越多的机房空调配置EC风机，以降低能耗。对于配置EC风机的冷冻水型空调，在配置备份机组情况下，完全可以改变传统的主备控制方式为主备智能管理方式，以达到进一步节能目的。2.3.1.1主备智能管理运行模式假设机房空调配置为1主1备，则在传统备机模式下，1台机组运行，1台机组作为热备份，处于待机状态。机房所需的制冷量及风量有1台机组承担。而主备智能管理模式下，2台机组都处于运行状态，承担机房所需的总制冷量和风量，即每台机组承担机房1/2的风量及制冷量。若某一台机组出现故障，另外1台机组能自动提高风机转速，提高单台机组的制冷量和风量，直到达到机房所需的冷量和风量要求。所以该节能运行模式下，空调机组系统的可靠性和传统模式下1台机组运行和1台备用机组待机的可靠性一样。2.3.1.2主备智能管理运行节能原理节能基本原理：风机输入功率立方定律：风机的输入功率与风机的转速成三次方关系，比如风机转速降低1/转速降低1/2，风机的输入功率降低到原来的1/8，即风机功耗降低了7/8，采用主动备用管理模式能耗大大降低。如：机房空调配置为1+1配置，则在主备智能管理模式下，每台空调风量为单台运行时风量的1/2,则空调转速降低至原来的1/2,能耗减少7/8。2.3.2EC风机转速控制机组的节能管理运行控制还体现在以下两个方面：1）当室内温度达到设计值时，由控制器按比例控制，降低风机转速,这样可以减少风机功耗实现机组节能。2）当机组进入除湿运转时,机组减少气流,既可实现快速除湿,同时又可以降低除湿时风机功耗,实现机组节能。2.3.3压差控制管理2.3.3.1压差控制管理应用原因在数据中心里，理想的高架地板系统需要提供一个无障碍的风箱用作送风，这个风箱没有任何的泄漏。同时应尽可能地把动压转化为静压，建议考虑加入孔板。目前大量的数据中心现实使用情况中，采用下走线的高架地板下，各处静压非常不均匀，而高架地板气流配送量不足以满足IT服务器机柜的气流需求，造成机不均匀，而高架地板气流配送量不足以满足IT服务器机柜的气流需求，造成机柜上下温差，引起局部热点。同时，由于出风口地板不同的开孔率，高架地板漏风等因素而冷风气流不能匹配IT机柜的气流。这种情况下，绝大多数的用户都会采用增加空调的方法来解决。据统计，一般数据中心的送风气流量和实际所需气流量配比在1.6~2.5之间。压差管理系统能够很好的解决上述问题而不增加空调。通过安装压差传感器，可以确保地板保持均衡的压力，在均衡的压力下，通过正确的选型和机组参数调整，能够保证出风口地板出风量达到设计值，完美匹配IT负载所需的风量。由于IT负载的动态性，精密空调机组应能够调整制冷量从而动态匹配IT负载热量，真正做到主动控制和动态制冷。2.3.3.2压差控制管理应用方式通过平均分布在高架地板下的静压测量值（范围0~250Pa），静压值通过信号转换器和信号线传送到精密空调机组，精密空调机组的控制器应能够维持高架地板系统在设定的值范围，每套压差传感器连接于一台机组内。所有精密空调机组可以通过总线系统群组控制。2.3.3.3压差控制管理应用优势使用压差控制管理方案有以下优点：1.配送的风量能够动态调节而匹配所需风量，每个地板的出风量能够满足设计值，低风量配比。2.减少耗电：配送的风量等于所需风量下，所需空调机组和风机数量减少，耗能减少。3.可随需扩展的系统，容易建立高密度制冷区和低密度制冷区。4.风机数量的减少，噪音量下降。恒定的气流配送和动态制冷能力使得机房消除热点问题。2.3.3.4压差控制管理应用要求1）对精密空调设备要求：a.机房空调机组必须使用EC直连风机技术，带有无级调速功能。b.配置功能匹配的控制板c.每台精密空调配置1套压差传感器，分别用于测量机房高架地板下的静压值和高架地板上的静压值。d.静压传感器套管，安装于高架地板下环境和高架地板上房间环境。2)施工技术要求：a.根据ASHREA建议的标准，高架地板尽可能做到完全密封。所有漏风的地方，包括出线孔，地板缝隙都要堵住，以免由于局部压力不均匀影响整体使用效果。b.在高架地板下，空调前方安装通风的金属孔板，b.在高架地板下，空调前方安装通风的金属孔板，使得地板有稳定均匀的静压，从而保证机房所有地方都有均匀的气流。2.3.4冷水机组节能控制管理冷水机组+冷冻水型机房精密空调，是现在数据中心中常见的制冷解决方案。冷水机组与冷冻水型机房空调都有着各自控制器，按照各自的参数运行。而两者作为一个系统，现在介绍通过两者的联动控制，提高冷水机组的出水温度，达到节能运行的目的。2.3.4.1节能控制原理我们且将这种控制成为冷水机组节能控制。我们可以设置一个冷水机组节能控制的起始温度Tstart及停止温度Tstop（机房空调回风温度），根据实际回风温度Treturn与起始温度Tstart的差值Δt与起停温度间的梯度ΔT（ΔT=Tstop-Tstart）的比值，可以输出一个0-10V的模拟信号，用于控制调整冷水机组的冷冻水设定点。例如：我们在机房空调控制器上设置冷水机组节能控制的起始温度为24.3℃，例如：我们在机房空调控制器上设置冷水机组节能控制的起始温度为24.3℃，梯度为1.4K（可调），即chillersaver功能停止温度为25.7℃。如果当前的回风温度为25.0℃，输出的模拟信号则为5.0V。冷水机组根据这个5.0V的信号设定出水温度。2.3.4.2冷水机组节能控制优势1）冷水机组能效提高，节能降耗冷水机组出水温度提高1K，能效比可提高约3%，如果在保证供冷量满足需求的情况下，将冷冻水温度从7℃提高至10℃，甚至更高，冷水机组可节约9%以上的能耗；2）减少室内侧的湿负荷对冷冻