在數(shù)據(jù)中心的大型空調(diào)水系統(tǒng)中,為了達(dá)到連續(xù)制冷的功能,采用的措施主要是蓄冷技術(shù)。在Uptime T4等級的數(shù)據(jù)中心要求里,明確要求了連續(xù)制冷功能;在其他規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)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(diào)系統(tǒng)提供正常冷卻功能的數(shù)據(jù)中心來說,設(shè)置蓄冷系統(tǒng)不失為一個既技術(shù)可行又經(jīng)濟(jì)的選擇。
為什么數(shù)據(jù)中心選擇水蓄冷系統(tǒng)?
工程中常用的蓄冷介質(zhì)有下列三種蓄冷介質(zhì):
: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(jī)可以按常規(guī)空調(diào)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(jī)為雙工況型,在制冰期間的效率會有所下降。
3. 共晶鹽:無機(jī)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(jī)可按常規(guī)空調(diào)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(tǒng)依然是目前數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心項目的冷凍水溫度都較高,有的系統(tǒng)冷凍水供回水溫度做到17/23℃;如果采用水蓄冷,冷水機(jī)的運行可以做到只有一種工況,而不是采用雙工況冷水機(jī),按照系統(tǒng)供水水溫提供出水溫度即可,可以在原有冷機(jī)參數(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計蓄冷系統(tǒng)的水溫參數(shù),并且可以保證供冷及蓄冷工況時的冷水機(jī)效率均較高。
2.?數(shù)據(jù)中心的蓄冷時間較短,滿足市電柴電轉(zhuǎn)換時間即可,一般設(shè)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(shù)據(jù)中心的場地可以滿足設(shè)置水蓄冷罐,也可以在規(guī)范和功能許可下與其它一些水池有條件的合用。
數(shù)據(jù)中心的放冷時間不規(guī)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(shè)備,而水蓄冷可直接并聯(lián)或串聯(lián)進(jìn)入冷凍水系統(tǒng),與冷凍水系統(tǒng)共用水泵,蓄放冷過程簡單,可實現(xiàn)機(jī)械式轉(zhuǎn)換,安全可靠性高,能隨時切入放冷,適應(yīng)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(jié)省了向周圍環(huán)境的散冷量,而數(shù)據(jù)中心的蓄冷罐需要一直保持蓄冷狀態(tài),節(jié)約此部分能耗有較大的節(jié)能意義。
按照冷水機(jī)與蓄冷罐的系統(tǒng)里的關(guān)系,可以有三種形式:
冷水機(jī)組在蓄冷罐下游的串聯(lián)形式;
冷水機(jī)組在蓄冷罐上游的串聯(lián)形式;
冷水機(jī)組與蓄冷罐并聯(lián)
對于舒適型空調(diào)系統(tǒng),設(shè)計蓄冷系統(tǒng)目的是為了利用電價差進(jìn)行節(jié)能;而數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng),設(shè)計蓄冷系統(tǒng)目的是為了數(shù)據(jù)中心的連續(xù)制冷,當(dāng)然也可以在特定條件下,利用這個系統(tǒng)進(jìn)行充放冷運行而達(dá)到一部分節(jié)能的目的。而數(shù)據(jù)中心的蓄冷系統(tǒng)相對于舒適性空調(diào)的蓄冷系統(tǒng)來說,應(yīng)該更加簡單可靠。
蓄冷罐與冷機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)示意圖
蓄冷罐與冷機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)示意圖
對于舒適性空調(diào)水蓄冷系統(tǒng),需要考慮的過程為:1、單制冷機(jī)供冷運行工況;2、單制冷機(jī)蓄冷工況;3、單蓄冷罐放冷工況;4、制冷機(jī)供冷蓄冷罐蓄冷聯(lián)合工況;5、制冷機(jī)蓄冷罐聯(lián)合放冷工況;6、待機(jī)。而數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)僅需要考慮:1、單制冷機(jī)供冷運行工況;2、單蓄冷罐放冷工況;3、制冷機(jī)供冷蓄冷罐蓄冷聯(lián)合工況;4、待機(jī)(僅限于調(diào)試階段)。
3時,當(dāng)采用冷水機(jī)組在蓄冷罐上游的串聯(lián)形式時,會出現(xiàn)短時間末端供水溫度不穩(wěn)定情況;當(dāng)采用冷水機(jī)組在蓄冷罐下游的串聯(lián)形式時,會出現(xiàn)蓄冷罐的蓄水溫度高于冷水機(jī)供水溫度的情況。當(dāng)采用冷水機(jī)組與蓄冷罐并聯(lián)形式時,沒有以上問題,而且系統(tǒng)可以做到簡單可靠。因此,對于大型數(shù)據(jù)中心蓄冷系統(tǒng),一般不推薦使用串聯(lián)形式,宜采用并聯(lián)方式;對于小型的數(shù)據(jù)中心蓄冷系統(tǒng),考慮一次泵系統(tǒng)簡單可靠,采用串聯(lián)也未嘗不可。
數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)蓄冷系統(tǒng)典型系統(tǒng)
下面是數(shù)據(jù)中心的比較典型的帶蓄冷功能的冷凍水系統(tǒng)示意圖,僅供各位讀者參考。每個數(shù)據(jù)中心都有獨特的需求,蓄冷系統(tǒng)需要根據(jù)具體項目情況,采用合理的蓄冷技術(shù)進(jìn)行設(shè)計,以達(dá)到滿足數(shù)據(jù)中心安全節(jié)能的運營要求。
1)小型數(shù)據(jù)中心冷凍水蓄冷系統(tǒng)
2)大型數(shù)據(jù)中心冷凍水蓄冷系統(tǒng)
兩種系統(tǒng)各有優(yōu)劣點,在數(shù)據(jù)中心項目中,一次泵系統(tǒng)相較于二次泵系統(tǒng)水泵能耗相對更低,二次泵系統(tǒng)相較于一次泵系統(tǒng)更安全可靠。每個數(shù)據(jù)中心都有獨特的需求,蓄冷系統(tǒng)需要根據(jù)具體項目情況,采用合理的蓄冷技術(shù)進(jìn)行設(shè)計,以達(dá)到滿足數(shù)據(jù)中心安全節(jié)能的運營要求。