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间接蒸发冷却在华北某数据的应用

作者:admin 发布日期:2022-09-08

  数据zhongxin运行将消耗大量电力。以北京电信2020年的运营数据为例,电费支出占网络运营总支出的40个点以上,成为网络运营的diyi成本。降低电费已成为企业降本增效、实现高质量发展的重要途径。据统计,空调用电量占quanwang生产用电量的30个点以上。因此,降低空调的耗电量非常重要。

  2021年4月,北京市发布《北京数据zhongxin整体发展实施方案(2021-2023年)》,提出“以绿色、智能、集约方式推进北京数据zhongxin整体发展”的思路,明确提出改造后的计算云数据zhongxinPUE(数据zhongxin全部能耗与IT设备能耗之比)应≤1.3的要求。可以看出,随着我国能源政策的收紧,以及北京市对数据zhongxin建设和运营的政策限制,提高能效已经成为北京市数据zhongxin运营商可持续发展的必然要求。

  示例数据zhongxin位于北京市区,地上5层,地下3层,总建筑面积85000㎡。建筑外观见图1。数据zhongxin计划安装12000个5~7kW机柜,2015年投入运营时是当时亚洲zui大的单体数据zhongxin。该项目采用土建工程一次性完成,内部分期施工的方式,一期工程已于2015年下半年投产。空调机房位于地下三层,采用集中式冷水机组+房间级空调末端的冷却结构。末级规划9台单台制冷量为6300kW(1800RT)的高压离心式冷水机组,具有利用板式换热器和冷却塔实现冬季自然冷却的功能。其中,一期已有3台机组投入运行,配置为两用一备。

  目前一期机房投入的IT设备总负荷为3150kW,围护结构冷负荷为350kW,合计3500kW。根据运行结果,目前机房的平均PUE为每年1.4。根据北京市的相关政策,急需通过节能改造将PUE降至1.3以下。

  在数据zhongxin制冷系统中,冷水主机能耗占总制冷能耗的45个点以上,因此降低主机能耗是实现节能目标的关键。众所周知,zui经济的制冷方式是充分利用外部自然冷源直接降低温度,尽可能缩短机械制冷时间。

  对于已经运营的数据zhongxin,其改造的技术方案应该对建筑空间和设备布局要求较低,对现有IT设备的流畅运行影响zui小。zui好能直接与原有的水系统匹配,使现有的管网和末端设备得以持续利用。考虑到北京地处华北地区,湿度适中,数据zhongxin楼顶室外平台空间充足,采用间接蒸发冷却技术更为合适。经过综合技术分析和论证,zui终确定采用增设间接蒸发冷却冷水机组的技术措施,对一期机房实施节能改造。

  用于节能改造的设备为间接蒸发冷却冷水机组(以下简称蒸发冷水机组),其技术原理如图1所示。蒸发式冷水机组是一种以竖管间接蒸发冷却器为核心换热器的冷却设备,主要包括间接蒸发冷却和直接蒸发冷却两个功能段。

  根据机组热湿处理过程的焓湿图,机组在G状态点的供水全部送至板式换热器吸收机房侧水系统的热量,然后变成H状态点再返回喷淋填料顶部喷淋。冷却后,机组在G状态点的供水再次送入板式换热器吸收机房侧水系统的热量,成为机组在H状态点的回水,以此类推。一部分环境空气通过竖管间接蒸发冷却器的主换热通道,从状态点O预冷至状态点C;另一部分经过竖管间接蒸发冷却器的二次换热通道,从状态点O到状态点P增焓增湿,zui终排入大气环境。预冷后的空气从底部进入淋水填料换热器,与机组回水接触,进行近似直接蒸发冷却的热湿交换。从状态点C加湿到状态点E,zui后由排气扇从机组顶部排入大气。使用时,首先打开直接蒸发冷却部分以提供冷却能力。当室外湿球温度过高,制冷量不能满足机房制冷需求时,间接蒸发冷却段自动开启,各功能段通过变频控制达到机房的制冷需求。

  在屋顶平台上,增加10台制冷量为400kW的单蒸发式冷水机组,连接到原有的冷却水系统。转换示意图如图3所示。增加供水管和回水管,通过三通实现与原有冷却水供、回水管的互通。10台蒸发式冷水机组(9用1备)并联布置在供水和回水管道之间。该设备新增的控制系统是在原有群控系统的基础上开发的,每台机组分别配有电动阀控制启停,可实现远程自动监控。该方案zui大限度地保持了原有的系统架构,原有的冷却塔可以作为备份,anquan性得到充分保障。由于机组采用模块化设计,可实现工厂预制和现场拼接,工期可缩短3个月。