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开云官方在线登录:数据中心节能技术应用

作者:开云官方在线登录 浏览量:501 次 来源:开云登录入口网页版 时间:2026-01-12 05:30:51

信息摘要:

间接蒸发冷却的核心原理是室外新风与直接蒸发冷却填料或者换热器壁面的水膜以及由高压喷头将水流雾化形

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  间接蒸发冷却的核心原理是室外新风与直接蒸发冷却填料或者换热器壁面的水膜以及由高压喷头将水流雾化形成的小水滴非间接接触,进行充分的热湿交换,直接蒸发冷却过程中降温后的室外新风和水通过非接触式换热器与数据机房的室内送风间接接触进行显热量的交换,那么就能够获得温度降低而含湿量不变的送风空气,此过程为等湿冷却过程。间接蒸发冷却利用通过蒸发加湿得到的室外侧空气和数据中心内部的回风温度的温差,通过管壁的热传导将服务器的热量传递给室外侧空气的过程,进而达到冷却数据中心的目的。

  采用磁悬浮水冷离心机组+间接蒸发冷却技术。随着气候环境条件变更,冷冻水的制备可根据控制冷机出水温度在电制冷模式、部分自然冷却模式和完全自然冷却模式三种模式下切换。

  CDCC《数据中心间接蒸发冷却技术白皮书》中有关数据表明,在中国东南部地区,间接蒸发冷却空调的自然冷却时间比传统空调的自然冷却时间全年大约多出2000小时左右。在北京、天津、河北和山东等地区,间接空调的自然冷却时间大约比传统空调的自然冷却时间大约多出1000—2000小时左右。在我国西北部地区间接蒸发冷却空调的自然冷却时间比传统空调的自然冷却时间大约多出1000小时左右。

  《数据中心设计规范》GB50174-2017:冷通道或机柜进风区域的温度(推荐值)18~27℃,(允许值)15~32℃。

  ASHRAE中明确规定了IT设备建议的进风温度在18~27℃之间(如表所示),该指南为ASHRAE与市场上主流的服务器厂家共同编制的,ASHRAE的建议温度区间与多家厂家的实测数据吻合,进风温度在27℃以下时,服务器的耗电量基本持平(如图所示)。因此,建议服务器进风温度提高到24±2℃。

  提高服务器进风温度,可以相应提高冷冻水供回水温度,能够大幅度的提高冷水机组的制冷效率,减少冷水机组耗电量,冷冻水温度每提高1℃,定频冷水机组能效提高2%~3%,变频冷水机组能效提高4%。机房环境和温度提高后,冷冻水气温变化如下:

  当精密空调送回风温度:18~30±2℃时,冷冻水供回水温度为12~18℃;

  当精密空调送回风温度:22~34±2℃时,冷冻水供回水温度为15~21℃;

  由此可见,当精密空调设计的送回风温度可由18~30±2℃提高到22~34±2℃时,冷冻水温度提高3℃,冷水机组耗电量降低,可节能3%~15%。

  另外,提高服务器进风温度,能延续自然冷却运行时间,进一步减少压缩机的耗电,实现节能运行。

  部分负荷70%时,定频离心机组COP6.345,变频离心机组COP7.309,磁悬浮机组COP7.896。变频离心机组比定频机组提高15%,磁悬浮机组比定频机组提高24%。

  部分负荷70%时,定频离心机组COP6.509,变频离心机组COP8.211,磁悬浮机组COP9.091。变频离心机组比定频机组提高26%,磁悬浮机组比定频机组提高39%。

  当冷却水供回水温度不变(32/37℃)时,随着冷水温度提高,冷水主机的COP值变大,效率提高,当冷水温度由7/12℃提高到18/28℃时,离心式冷水主机的COP值提高了25%以上,节能潜力很大。

  由图可见,冷冻水泵和冷却水泵在空调能耗中占比约25%。当加大供回水温差时,冷冻水可由15~21℃提高到18~28℃时,冷水温差提高至10℃,水流量减少30%,水泵的功率与流量的三次方成正比,耗电量降低,冷冻水泵能耗为原来的40%。

  另外,供回水温差加大,可以适当减小水管管径,进一步减少水系统循环的耗电,实现节能运行。

  内循环:热空气从机柜后部到回风管(空气35~40℃),回风管内部的热空气经过显热交换器后的空气温度如果达不到精密空调出风的设定值,再经过精密空调,进行第二次降温,直至达到精密空调的出风设定值(24℃)。

  外循环:室外空气,经过加湿降温后进入显热交换器,低温空气被显热交换器加热后在风机作用下排到大气。

  机柜/热通道气流自适应优化技术(EAC)能够准确的通过通道内的压力和温度自适应调节设备的工作状态,主动式排风,EAC设备靠近机柜,控制的颗粒度更精确,能更加精确地排出通道内的热量,消除机柜高温过热隐患;机房是一个冷环境,没有热空气的混合,冷风会根据热通道排除的热风自适应流入到机柜,给IT设备冷却降温。

  热通道封闭是使冷热气流隔离,提高冷空气的利用率,降低风机能耗;同时,回风温度上升35~40℃,送风温度24~26℃,提高精密空调机组制冷效率。增加间接蒸发冷却时间。

  利用CFD模拟机房内气流组织,保证机房内不存在局部温度过热,优化数据中心冷却性能,保证数据机房安全运行。

  深圳XXXX数据中心位于南山区百旺信高科技工业园,整栋楼建筑面积11000平米,一至四层为数据中心,每层设计500个机架,总数2000个。其中一期位于该建筑一层,完工于2014年底,整体采用国内A级机房标准容错级设计。XXXX数据中心采用热通道封闭加间接蒸发冷却计划方案,为国内首个间接蒸发冷却应用案例。一期水系统设计采用低温水蓄冷,末端采用N+1备份送回水温度18-28度。该装置根据国内空气状况做设计,适应国内的空气品质,简洁高效,相比国外设备体积小的多,间接蒸发冷却设备部署在数据中心内部。

  根据深圳xxx云数据中心3年运行数据,由于进行了较好的冷热隔离且封闭了热通道,机柜回风温度稳定在33-36℃。在夏季最高温的时候机柜回风经过显热交换后温度能降低到29℃以下,减少空调负荷30%。春秋季机柜回风经过显热交换后温度能够更好的降低到25℃以下,减少空调制冷负荷70%。冬季则基本不需要冷水机工作,减少空调负荷95%。

  该系统经过初效滤网和湿膜两道过滤之后,空气洁净度完全满足系统要求,实际运行3年清洗时发现基本没灰尘。该系统可精确控制加湿量,全年用水量是传统冷却塔加冷水机方案的1/4。

  在室外气温低于20℃的时候,机房PUE在1.1左右;在室外气温低于25℃的时候,机房PUE在1.15左右;夏季最高PUE大约1.3-1.35。

  某科研楼占地面积3115平方米,共6层,建筑面积18615平方米。首层层高6米,2层层高5米,3-6层层高为4.2米,建筑高度28米。

  总机柜安装数量3000个(含140个列头柜),设计标准化机房10个,分别位于该大楼二~六层中心,每层2个机房,每个标准机房可安装300台机柜,含286个服务器机柜、14个列头柜,其中二层2个机房的机柜为高密柜,三~六层预留为低密柜。

  制冷站配置4台单台制冷量5600kW的高压水冷变频离心式冷水机组,其中3台离心式冷水机组作为主用,1台离心式冷水机组作为备用。冷却塔及间接蒸发冷水机组安装在机房的屋顶平台。冷冻水供、回水温度为18/28℃;冷却水供回水温度为34/39℃。本项目制冷系统考虑了间接蒸发冷却加自然冷却,根据全年室外季节变化,冷冻水的制备将分三种工况,即采用电制冷模式、部分间接蒸发冷却模式和完全间接蒸发冷却模式,三种工况切换由自控系统实现。

  数据机房空调系统目的是为了提供保证通信生产正常工作需要环境温湿度标准,本项目模块机房采用冷墙水冷精密空调机组(以下简称冷墙机组),冷冻水温度18/28℃,5kW机柜模块机房每个模块冷墙机组6+2备用,10kW机柜模块机房每个模块冷墙机组12+2备用。冷墙机组设在机房两侧专设的空调机房内,送风方式为侧送上回。设计热通道隔离措施,避免冷热空气直接混合,提高制冷效率,以利节能。

  山东某A级数据中心,建筑的一层布置入口大厅、拆箱间、变配电站、气瓶间及柴油发电机房;建筑的二层、三层布置主机房。建筑北侧设置埋地油罐及假负载。总建筑面积13260平方米,建筑占地面积4260平方米。建筑地上3层。总机柜安装数量1100个。

  安徽某A级数据中心,本项目总机柜安装数量2220个,设计标准化机房10个,每个标准机房可安装222台机柜,含198个服务器机柜、12个列头柜、12个网络柜,总机柜数量可满足本项目机柜安装需求。

  根据项目情况,本系统选用六台单台制冷为700RT的磁悬浮离心机组,布置在本建筑的制冷机房内,闭式冷却塔置于屋面。冷水机组、冷冻和冷却水泵均采用N+1冗余,有一台备机,安装在冷站机房。间接蒸发冷水机组与闭式冷却塔互为备用设置,冷却塔设备选型时用夏季最不利湿球温度校核。本系统冷冻站设计冷冻水供回水温度为16~26℃高温冷水,可大幅度的提升冷冻机的运行效率,减少水泵流量。年均PUE约为1.30。

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