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数据中心自然冷却制冷解决方案

  随着经济快速发展,我国能源供应面临诸多挑战,节能减排已成为一项基本国策,数据中心就是其中能源消耗巨大的产业之一。

  在数据中心中,为维持恒定的室内温度需要全年为之降温,由此带来了巨额的耗电量和电费。在节能减排和降低运营成本的双重压力,迫使人们不断地研发新的节能技术和产品。机房空调一年四季都需要制冷,过渡季节室外温度低于室内温度时,自然界存在着丰富的冷源,如何利用大自然的冷源进行冷却是机房空调节能减排的重点问题。



图  全国主要城市月平均气温统计
  在上图中可见,在我国华北、西北及东北等地区,室外气温低于10℃的天数占全年的百分比相当可观,大自然是最好的冷源,不仅能够节省机械制冷的能耗,而且供给充足、无污染,属于绿色冷源。
  数据中心利用自然冷源进行制冷的解决方案主要有间接自然冷却和直接自然冷却两种方式。
间接自然冷却
带自然冷却节能模块的风冷式冷水机组
  春秋过渡季节和晚上,当环境温度达到比冷冻水回水温度低两度或以上时,开启自然冷却模块制冷,无压缩机功耗,自然冷却不够的部分,再由压缩制冷接力达到需求冷量。随着室外环境温度降低,自然冷却部分占的比例越来越大,直至达到100%,完全自然冷却制冷,无压缩机功耗。


水侧板换节能装置
  由大型冷却塔、水冷型冷水机组、板式换热器组成,夏季采用冷水机组和冷却塔制冷,冬季采用板换将有杂质的冷却水转变为干净的冷冻水送入空调室内机,冷水机组停机。
双盘管乙二醇自然冷却
  在直膨蒸发器盘管上,再并一组冷冻水经济盘管,通过两套两通阀来调节水是经过板式热交换器的冷凝器还是经过冷冻水盘管。室外干冷器夏季提供冷却水给板换用于直膨制冷,冬季提供冷冻水给经济盘管用于冷冻水制冷。
氟泵自然冷却
  在夏季,制冷压缩机运行;当室外温度低于设定点时,自动切换为氟泵节能系统运行,停止压缩机运行,保证全年机房空调安全可靠运行。氟泵不高于压缩机运行功耗的10%,相对于水系统空调,无需添加防冻剂,无水患忧虑。
辅助蒸发自然冷却
  空调室外机雾化水喷淋系统将软化水进行增压后通过高速直流马达进行雾化处理,将每一滴水雾化成原水滴的体积1/500左右直接喷洒在冷凝器翅片上实现辅助蒸发,使得冷凝器的整体散热量增大、功耗降低。这种通过室外机雾化喷淋延长自然冷却运行时间的方式,在干燥气候下最为有效,如中国西部和东北部。
直接自然冷却
全新风自然冷却
  直接引入室外新风、配合冷热通道隔离实现机房制冷,针对不同地区的气候条件,新风进入机房前需要经过过滤、加湿、除湿、送回风混合等预处理。
鸡舍式热压自然循环风冷却
  不需要机械帮助,直接靠服务器散发的热能产生动力自然散热。把服务器散发的热量收集起来,利用空气膨胀后产生向上的动力,通过足够高的烟囱让热空气往上升带动空气流动,完成散热循环。
转轮式热交换自然冷却
  利用转轮内填料的储能功能,让转轮在两个封闭的风道内缓慢旋转,被室外空气冷却的填料冷却室内空气。
  

  综上,对常见的几种自然冷却制冷方式进行综合比较。

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