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Free Cooling 在集裝箱數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

發(fā)布時間: 2012/9/16 23:22:46

在我國大力提倡節(jié)能減排、建設(shè)綠色家園的今天、積極響應(yīng)"十二五"節(jié)能減排規(guī)劃，建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心已成為主要任務(wù)。

數(shù)據(jù)中心能耗指標采用PUE來衡量，PUE指的是在一整年的連續(xù)時間里，綜合測量一個數(shù)據(jù)中心整體系統(tǒng)的輸入總電量與數(shù)據(jù)中心內(nèi)IT設(shè)備消耗的電量的比值。數(shù)據(jù)中心整體系統(tǒng)的輸入總電量，數(shù)據(jù)中心制冷在數(shù)據(jù)中心總能耗中占很大的比重。數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)節(jié)能已成為必然趨勢，其中Free Cooling（免費制冷）技術(shù)以其成熟的理念以及在多項工程中的成功應(yīng)用，顯示出經(jīng)濟性，也引起了業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。ASHRAE 90.1-2010（美國暖通空調(diào)制冷工程師協(xié)會2010能效標準）也將數(shù)據(jù)中心免費制冷寫入標準中，可以預(yù)見，免費制冷將會被廣泛接受。

Free Cooling系統(tǒng)是一種在室外濕球溫度比較低時，通過相應(yīng)的技術(shù)手段將室外冷源引入建筑內(nèi)將熱量帶走，以達到降溫的目的。目前免費制冷主要有兩種方式：空氣側(cè)和水側(cè)免費制冷。空氣側(cè)免費制冷是指室外空氣直接通過濾網(wǎng)或者是間接通過換熱器將冷量帶入到建筑內(nèi)。水側(cè)免費制冷是指一種像水或者乙二醇的制冷劑，直接通過冷卻塔循環(huán)帶走熱量，而不是通過制冷機或者壓縮機流循環(huán)來散熱。目前，水側(cè)免費制冷已在大多數(shù)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中采用。

集裝箱式數(shù)據(jù)中心采用風(fēng)冷free-cooling系統(tǒng)可增加其系統(tǒng)可靠性、大量節(jié)約運行費用，并從世界能源發(fā)展戰(zhàn)略和低碳經(jīng)濟角度來看，也必將是得到全球推廣的節(jié)能技術(shù)。目前在全球范圍內(nèi)，F(xiàn)acebook、Google等數(shù)據(jù)中心都采用了free-cooling技術(shù)。

世紀互聯(lián)采用天津云立方科技有限公司的集裝箱式數(shù)據(jù)中心模塊產(chǎn)品，成功建設(shè)的北京酒仙橋B28集裝箱數(shù)據(jù)中心一期項目，由一臺高密度IT箱、一臺UPS電源動力箱和一臺帶有Free Cooling功能的風(fēng)冷螺桿式冷水機組組成。

此風(fēng)冷式冷水機組帶有獨特的風(fēng)冷自然冷卻換熱器，其運行優(yōu)先利用天然環(huán)境的低溫空氣冷卻循環(huán)冷凍水，可以實現(xiàn)無壓縮機運行制冷，顯著節(jié)省壓縮機的能耗。其機組內(nèi)部原理圖如下所示。

風(fēng)冷式冷水機組內(nèi)部原理圖

在夏季，機組運行在壓縮機循環(huán)制冷模式，和常規(guī)風(fēng)冷冷水機組相同，完全由壓縮機循環(huán)制冷。

春秋過渡季節(jié)和晚上，當(dāng)環(huán)境溫度達到比冷凍水回水溫度低兩度或以上時，開啟Free Cooling自然冷卻預(yù)冷冷凍水，此部分為自然冷卻制冷，無壓縮機功耗。自然冷卻不夠的部分，再由壓縮制冷接力（有壓縮功耗部分）達到需求冷量。隨著室外環(huán)境溫度降低，自然冷卻部分占的比例越來越大，直至達到100%，完全自然冷卻制冷，無壓縮機功耗。

在冬季，當(dāng)環(huán)境溫度達到比冷凍水回水溫度低10℃或以上時，自然冷卻達到100%，壓縮機制冷系統(tǒng)完全停止運行，機組無壓縮機功耗，僅有很少量的風(fēng)扇運轉(zhuǎn)功率。