數據中心冷源選型應該如何確定?縱觀海內外暖通系統應用場景可以發現,同樣地區、同樣氣候條件,暖通系統的選擇都不盡相同。究其原因,冷源選擇需要綜合考慮綠色節能、系統可靠性、運維復雜性、建筑限制條件、全生命周期TCO最優等因素,而不是一味追求低PUE值的目標。本文將介紹海外數據中心常見冷源形式,剖析利弊得失,以資參考。
一 名詞解釋
AHU:Air handling unit,空氣處理機組,是用于處理空氣溫度、濕度、潔凈度的設備,通常由箱體、風機、過濾網、加濕器、制冷盤管等部件組成。
DX:Directexpansion,直膨式制冷。是指制冷劑在蒸發器中膨脹蒸發對空氣直接進行制冷,中間不經過水等換熱媒介。
COP:Coefficientofperformance,制冷性能系數。在標準工況下,COP=制冷量/制冷機輸入功耗。COP越大,制冷效率越高。
自然冷卻:利用自然界較低溫度的空氣、水等介質來對制冷對象進行制冷,減少機械制冷的開啟時間,達到節能的目的。
間接蒸發制冷:間接蒸發冷卻是指通過非直接接觸式換熱器將水蒸發得到的冷量傳遞給被制冷空氣實現空氣等濕降溫的過程。
二 概述
數據中心冷源形式多種多樣,可以從不同維度進行歸類劃分。根據是否采用自然冷源,可以分為機械制冷和自然冷卻,根據末端工作媒介的不同可以劃分為DX制冷和冷凍水制冷;根據冷凝方式的不同可以進一步分為風冷和水冷;自然冷卻根據換熱介質的不同可以分為風側、水側、氟側自然冷和自然水冷卻(海水、湖水制冷)等形式。圖1系統歸類了數據中心常見冷源形式。
冷源形式形態各異,數據中心冷源選型應該如何確定?縱觀海內外暖通系統應用場景可以發現,同樣地區、同樣氣候條件,暖通系統的選擇都不盡相同。究其原因,冷源選擇需要綜合考慮綠色節能、系統可靠性、運維復雜性、建筑限制條件、全生命周期TCO最優等因素,而不是一味追求低PUE值的目標。本文將介紹海外數據中心常見冷源形式,剖析利弊得失,以資參考。
三 數據中心冷源選擇
1、AHU直通風+機械制冷
①原理
當室外空氣溫度低于空調設定送風溫度時直接采用新風對機房進行制冷,圖2為AHU直通風原理示意圖。當室外空氣低于送風溫度設定時,室外新風與室內部分回風混合后送風。當室外空氣溫度較高或空氣質量較差時,采用機械制冷。當室外濕度超出送風設定范圍時,開啟加濕或除濕功能。
②優點
相比間接蒸發冷卻,直通風無換熱損失,進入自然冷卻溫度設定點較高(室外干球溫度低于設定送風溫度即可),全年可利用自然冷卻時間更長,制冷效率高;相比冷凍水系統維護和控制更簡單,更容易實現模塊擴展和分期部署;空調模塊之間相互獨立,故障自動隔離,對運維人員技能水平要求較低。
③缺點
對空氣質量要求高,室外空氣污染較高時需關閉自然冷卻模式,進入機械冷卻模式;濕度控制較難。室外空氣相對濕度超出標準范圍時,需要額外消耗能量加濕或除濕。
④典型應用
美國A運營商美西某機房。如圖3所示,AHU安裝在樓頂,新風經過AHU后送入機房架高地板,氣流組織較好。配備風冷冷機機械制冷在室外高溫、高濕、或高污染條件下開啟機械制冷?，F場參觀時,室外溫度14℃,低于機房送風溫度設定,但由于當天下雨,室外空氣相對濕度較高,仍然需要啟用機械制冷對送風進行除濕;
美國B運營商美西某機房。該機房所在地緯度較高,十分適合采用自然冷卻。如圖4所示,AHU安裝在機房旁邊,新風管和排風管連接到屋頂通風口。樓頂設置風冷冷機用于機械制冷和除濕(圖5)。機房送風采用上送上回,AHU通過安裝在吊頂的風管送到冷通道,熱通道密閉,通過吊頂靜壓箱回到AHU;
美國C運營商美西某機房。AHU設置在屋頂。冷風通過風管送到冷通道。熱空氣通過自然上浮回到AHU回風口,回風阻力較小。送回風通過冷熱空氣高差密度梯度自然分離,未設置冷熱通道隔離,機柜功率密度5.5kW。
⑤應用注意事項
及時更換過濾網。美國某運營商機房曾經出現過中效過濾網更換不及時,導致灰塵沉積在設備外殼。更換中效過濾器后,現象消失;
另外,同一地區D運營商某機房2019年夏天曾出現過機房高濕告警,導致某大客戶多個網絡設備發生電路板短路故障;
