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绿色节能机房空调对福建制冷配件的新需求

发布日期:2018-01-10 作者:福建制冷配件 点击:

绿色节能机房空调对福建制冷配件的新需求

绿色节能是制冷行业长期以来重要的发展驱动力。但对数据中心与机房空调而言,降低运行能耗,已成为发展的瓶颈。

机房空调节能发展的方向,从大的方面讲,应分成两类:一类是利用制冷空调行业的新技术,新器件,逐渐应用于机房设备中,如电子膨胀阀、EC风机、高效换热器、高能效压缩机等;更重要的是另一类,充分发掘机房空调的特殊性,开发机房空调所特有的技术和应用。

机房空调的第一个特殊要求是全年制冷。衡量机房空调真实耗电量的指标应放到全年的气温环境考察,而不仅仅是用单一工况点测试出的能效比(EER)。国家标准GB/T 19413—2010《计算机与数据处理机房用单元式空气调节机》首次定义了全年能效比(AEER)及其测试方法,根据气温分布情况,用5个工况点的能效比加权平均得到全年能效比。

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全年能效比的广泛应用,推动了机房空调行业在室外环境温度较低的“自然冷却技术”的发展。其中,利用制冷剂泵驱动液态制冷剂的“氟泵自然冷却”技术及产品已经得到大规模应用。其相应的关键器件如制冷剂泵、管路转换阀件、控制器件等专用器件需求逐渐增加。

所谓“自然冷却”,是指当室外温度低于数据中心机房内(回风)温度时,可以通过某些换热技术或设备,把热量直接或间接的传递到室外环境,从而减少压缩机的使用时间或者关闭压缩机,从而实现节能运行。从原理上来看,是实现热量从高温热源传递到低温热源的自然过程。但从应用上看,要从安全性、适用性、经济性等各方面综合考虑取舍。

对机房空调第二个特殊要求,是室内吸热侧的温度逐渐提高,相应的蒸发温度与蒸发压力逐渐提升。根据制冷原理,在冷凝温度不变的情况下,蒸发温度越高,压比越小,理论上压缩机的功耗越小。机房空调选用的压缩机,一般是按照AHRI工况标定(蒸发温度为7.2℃,冷凝温度为54.4℃),压缩机的最佳工况点也按此工况点设计(压比为3左右)。

而随着制冷设备蒸发侧越来越靠近发热源,实际蒸发温度可以达到20℃,而配置的室外冷凝器换热量充足,冷凝温度设计点在45℃左右。如此,所需压比仅为1.5左右。如果按照此工况和压比设计压缩机,整机能耗将会得到革命性地提升。压缩机工艺技术门槛较高,已经有厂家尝试开发机房空调专用压缩机。

随着大型和超大型数据中心迅猛增长,集中式冷水系统陆续大规模投入使用,冷水系统的应用问题逐渐暴露出来,如:前期投资巨大、运维费用过高、能效无法达到预期、不容忽视的耗水量等。

据分析和测算,在大型冷水系统中,热量的输送环节能耗(冷冻水泵、冷却水泵),占到制冷系统总体能耗的30%~50%,远超出设计之初的预期水平。造成水泵能耗过大的主要原因是:

1)为保证多末端的水力平衡,水泵扬程设计过高;

2)水泵的多机备份,造成水泵的效率损失与前后水阀压头损失;

3)为避免单点故障,而使阀门管道及其复杂;

4)设计与工程上选用过大的水泵;

5)长期低热负荷运行,使水泵功耗不能按比例下降。

如果换一种方式,在热量的输送环节(图1)使用液态相变制冷剂输送技术,以相变制冷剂代替水,以制冷剂泵代替水泵,则可以把热量输送环节的能耗降低至制冷系统总能耗的1%左右,几乎达到了可以忽略不计的程度,极大地提升了系统能效。同时,输送管路尺寸缩减了80%,由原来巨大的水管替换为细小而灵活的氟利昂制冷剂管。

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