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【专家面对面】解锁数据中心常见的制冷方式

日期:2022-05-06

 

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随着数据中心会越来越绿色、节能、智能的趋势发展,考虑到能耗问题,数据中心空调系统要根据机房所处区域气候条件,来调节不同的制冷方式,从而降低数据中心PUE。

大家好!我是汪鑫,本期我们将讨论数据中心主要的几种制冷方式。

接下来将介绍几种数据中心比较常见的制冷方式。

冷冻水型空调,它的结构非常简单,只由风机和水盘管组成,严格意义上讲,它不应该算一种制冷方式,它自身是没有制冷能力的,它需要外界提供冷冻水(一般为7~15℃)冷源,然后进行制冷。

风冷型空调,它的结构就包含着制冷的四大件,所以是一个标准的制冷方式,它自带冷源,是一个完整的制冷系统,可以独立进行制冷。如何区分风冷型或是水冷型呢,主要就是看冷凝器的散热方式,如果是空气散热,就是风冷型,如果是水散热就是水冷型。

在实际应用中,我们会遇到双压缩机双系统双压缩机单系统,但是不知道怎么去选择。双压缩机双系统就是每台压缩机都拥有一套完整的制冷系统,两套系统相互独立,如果其中一个系统出现故障时,另一套系统不受影响,安全性更高。而双压缩机单系统则是两台压缩机共用一套制冷系统,当机房部分负载只需开启一台压缩机时,换热器面积更大,制冷效率更高。举一个形象的例子,空调相当于一个100平方米的房间,双压缩机双系统相当于两个人每人一个50平方米的单间,两个人互不干涉。双压缩机单系统相当于两个住在这一个100平方米的房间里,如果一个人不在时,另一个可以独享这100平方米的房间。所以如果房间只有一台设备或是更注重设备安全性,不能因为制冷系统故障造成整个房间“失冷”的可以选择双压缩机双系统。如果更专注于节能降耗的,或是前期负载较小的,可以考虑双压缩机单系统。

水冷型空调,它的结构包含着制冷的四大件,所以是一个标准的制冷方式,它自带冷源,是一个完整的制冷系统,可以独立进行制冷,它的冷凝器需要干冷器或是冷却水塔的冷却水进行散热,故称为水冷型。

风冷双冷源型空调,是在原有风冷型空调基础上,在蒸发器侧增加一套水盘管。

水冷双冷源型空调,则是在原有水冷型空调基础上,在蒸发器侧增加一套水盘管。

节能型空调(乙二醇经济冷却型),当室外温度较高时,节能阀关闭,进入水冷型空调运行模式,随着室外机温度降低,节能阀逐步开启,进入自然冷却模式,直到完全可以依靠室外温度进行降温,达到完全自然冷却状态,减少压缩机启动次数和运行时间,达到节能目的。

氟泵型空调”,从结构可以看出来,它和风冷型空调很像,所以在很多时候都是套用风冷型空调的标准,但是实际上还是有很大区别的。

夏季模式时,“氟泵”部分被旁通,此工作状态变为标准风冷型空调的工作状态。

冬季模式时(一般为5℃以下,因为以R22为例,蒸发温度5℃表压为0.48MPa),室外温度低,冷凝器可以对更多制冷剂进行降温足可以满足室内机房制冷需求,故压缩机被旁通,“氟泵”相当于一个小压缩机,只需要“氟泵”进行循环即可,因为压缩机可以不工作所以达到“节电”的功能。

混合模式时,定频压缩机一般都有一个最优工作点,室外温度较低,压缩机不在最优工作点,能耗比相对较高,通过变频“氟泵”运行,使压缩机处在一个最优工作点上,达到相对节能的目的。

现“氟泵”采用的液泵,早期采用离心泵,如有气体产生气蚀直接损坏,现采用螺杆泵,可以抵御部分气蚀,但还是对寿命有影响,而压缩机只能压缩气体,如有液体进入压缩机则会产生液击,造成压缩机损坏,而混合模式时压缩机和“氟泵”同时运转,此风险大大提高,故部分厂商只有冬季和夏季两种模式。现在部分企业的做法就是如果出现问题就强制进入压缩机制冷模式,保证正常运行。“氟泵空调”需要在泵前增加一个巨型储液罐,每台机器一般需要多增加十几公斤制冷剂,双碳目标下,并不是一个很好的节能方案。“氟泵”系统内制冷剂远远多于风冷型空调,而压缩机油与制冷剂互溶,如系统运行恶劣会造成压缩机回油不利,影响压缩机损坏,多加冷冻油又会影响制冷效率。
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