間接蒸發(fā)冷卻在華北某數(shù)據(jù)的應(yīng)用

　　數(shù)據(jù)zhongxin運(yùn)行將消耗大量電力。以北京電信2020年的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)為例，電費(fèi)支出占網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)總支出的40個(gè)點(diǎn)以上，成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的diyi成本。降低電費(fèi)已成為企業(yè)降本增效、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑。據(jù)統(tǒng)計(jì)，空調(diào)用電量占quanwang生產(chǎn)用電量的30個(gè)點(diǎn)以上。因此，降低空調(diào)的耗電量非常重要。

　　2021年4月，北京市發(fā)布《北京數(shù)據(jù)zhongxin整體發(fā)展實(shí)施方案(2021-2023年)》，提出“以綠色、智能、集約方式推進(jìn)北京數(shù)據(jù)zhongxin整體發(fā)展”的思路，明確提出改造后的計(jì)算云數(shù)據(jù)zhongxinPUE(數(shù)據(jù)zhongxin全部能耗與IT設(shè)備能耗之比)應(yīng)≤1.3的要求?？梢钥闯觯S著我國(guó)能源政策的收緊，以及北京市對(duì)數(shù)據(jù)zhongxin建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的政策限制，提高能效已經(jīng)成為北京市數(shù)據(jù)zhongxin運(yùn)營(yíng)商可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

　　示例數(shù)據(jù)zhongxin位于北京市區(qū)，地上5層，地下3層，總建筑面積85000㎡。建筑外觀見(jiàn)圖1。數(shù)據(jù)zhongxin計(jì)劃安裝12000個(gè)5~7kW機(jī)柜，2015年投入運(yùn)營(yíng)時(shí)是當(dāng)時(shí)亞洲zui大的單體數(shù)據(jù)zhongxin。該項(xiàng)目采用土建工程一次性完成，內(nèi)部分期施工的方式，一期工程已于2015年下半年投產(chǎn)?？照{(diào)機(jī)房位于地下三層，采用集中式冷水機(jī)組+房間級(jí)空調(diào)末端的冷卻結(jié)構(gòu)。末級(jí)規(guī)劃9臺(tái)單臺(tái)制冷量為6300kW(1800RT)的高壓離心式冷水機(jī)組，具有利用板式換熱器和冷卻塔實(shí)現(xiàn)冬季自然冷卻的功能。其中，一期已有3臺(tái)機(jī)組投入運(yùn)行，配置為兩用一備。

　　目前一期機(jī)房投入的IT設(shè)備總負(fù)荷為3150kW，圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷為350kW，合計(jì)3500kW。根據(jù)運(yùn)行結(jié)果，目前機(jī)房的平均PUE為每年1.4。根據(jù)北京市的相關(guān)政策，急需通過(guò)節(jié)能改造將PUE降至1.3以下。

　　在數(shù)據(jù)zhongxin制冷系統(tǒng)中，冷水主機(jī)能耗占總制冷能耗的45個(gè)點(diǎn)以上，因此降低主機(jī)能耗是實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)的關(guān)鍵。眾所周知，zui經(jīng)濟(jì)的制冷方式是充分利用外部自然冷源直接降低溫度，盡可能縮短機(jī)械制冷時(shí)間。

　　對(duì)于已經(jīng)運(yùn)營(yíng)的數(shù)據(jù)zhongxin，其改造的技術(shù)方案應(yīng)該對(duì)建筑空間和設(shè)備布局要求較低，對(duì)現(xiàn)有IT設(shè)備的流暢運(yùn)行影響zui小。zui好能直接與原有的水系統(tǒng)匹配，使現(xiàn)有的管網(wǎng)和末端設(shè)備得以持續(xù)利用。考慮到北京地處華北地區(qū)，濕度適中，數(shù)據(jù)zhongxin樓頂室外平臺(tái)空間充足，采用間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)更為合適。經(jīng)過(guò)綜合技術(shù)分析和論證，zui終確定采用增設(shè)間接蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組的技術(shù)措施，對(duì)一期機(jī)房實(shí)施節(jié)能改造。

　　用于節(jié)能改造的設(shè)備為間接蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組(以下簡(jiǎn)稱蒸發(fā)冷水機(jī)組)，其技術(shù)原理如圖1所示。蒸發(fā)式冷水機(jī)組是一種以豎管間接蒸發(fā)冷卻器為核心換熱器的冷卻設(shè)備，主要包括間接蒸發(fā)冷卻和直接蒸發(fā)冷卻兩個(gè)功能段。

　　根據(jù)機(jī)組熱濕處理過(guò)程的焓濕圖，機(jī)組在G狀態(tài)點(diǎn)的供水全部送至板式換熱器吸收機(jī)房側(cè)水系統(tǒng)的熱量，然后變成H狀態(tài)點(diǎn)再返回噴淋填料頂部噴淋。冷卻后，機(jī)組在G狀態(tài)點(diǎn)的供水再次送入板式換熱器吸收機(jī)房側(cè)水系統(tǒng)的熱量，成為機(jī)組在H狀態(tài)點(diǎn)的回水，以此類推。一部分環(huán)境空氣通過(guò)豎管間接蒸發(fā)冷卻器的主換熱通道，從狀態(tài)點(diǎn)O預(yù)冷至狀態(tài)點(diǎn)C；另一部分經(jīng)過(guò)豎管間接蒸發(fā)冷卻器的二次換熱通道，從狀態(tài)點(diǎn)O到狀態(tài)點(diǎn)P增焓增濕，zui終排入大氣環(huán)境。預(yù)冷后的空氣從底部進(jìn)入淋水填料換熱器，與機(jī)組回水接觸，進(jìn)行近似直接蒸發(fā)冷卻的熱濕交換。從狀態(tài)點(diǎn)C加濕到狀態(tài)點(diǎn)E，zui后由排氣扇從機(jī)組頂部排入大氣。使用時(shí)，首先打開直接蒸發(fā)冷卻部分以提供冷卻能力。當(dāng)室外濕球溫度過(guò)高，制冷量不能滿足機(jī)房制冷需求時(shí)，間接蒸發(fā)冷卻段自動(dòng)開啟，各功能段通過(guò)變頻控制達(dá)到機(jī)房的制冷需求。

　　在屋頂平臺(tái)上，增加10臺(tái)制冷量為400kW的單蒸發(fā)式冷水機(jī)組，連接到原有的冷卻水系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換示意圖如圖3所示。增加供水管和回水管，通過(guò)三通實(shí)現(xiàn)與原有冷卻水供、回水管的互通。10臺(tái)蒸發(fā)式冷水機(jī)組(9用1備)并聯(lián)布置在供水和回水管道之間。該設(shè)備新增的控制系統(tǒng)是在原有群控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)的，每臺(tái)機(jī)組分別配有電動(dòng)閥控制啟停，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控。該方案zui大限度地保持了原有的系統(tǒng)架構(gòu)，原有的冷卻塔可以作為備份，anquan性得到充分保障。由于機(jī)組采用模塊化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)拼接，工期可縮短3個(gè)月。