2024年数据中心水冷空调节能措施详述VIP专享VIP免费

数据中心基础设施管理本文从理论角度,结合实践经验阐述了数据中心基础设施管理的基本概念。重点介绍了水冷精密空调系统的构成、工作原理及节能运行、数据中心能耗指标及节能措施等。数据中心基础设施管理的概念数据中心基础设施是除了IT设备(计算机、服务器、网络设备等)之外的所有数据机房辅助设施,包括暖通系统、电气系统、消防系统、安防系统及弱电系统等。数据中心基础设施管理是指对上述各系统的统一、系统地管理,尤其重要的是对暖通系统、电气系统的管理。数据中心基础设施管理的主要目标包括:１使数据中心安全、稳定地运行;2延长数据中心基础设施设备的使用寿命;３节能。暖通系统的运行管理1暖通系统的选型对于大型数据中心节能水冷精密空调系统,新一代大型数据中心一般首选离心式。水冷空调系统,其特点是制冷量大，并且整个系统的能效比高。离心式制冷压缩机的构造和工作原理与离心式鼓风机极为相似。图1给出了离心式压缩机工作原理图。它的工作原理与传统的活塞式压缩机有根本的区别，它不是利用汽缸容积减小的方式来提高气体的压力，而是依靠动能的变化来提高气体压力。离心式压缩机具有带叶片的工作轮，当工作轮转动时,叶片就带动气体运动或者使气体得到动能，然后使部分动能转化为压力,从而提高气体的压力。这种压缩机由于它工作时不断地将制冷剂蒸汽吸入，又不断地沿半径方向甩出去,所以称这种型式的压缩机为离心式压缩机。压缩机工作时制冷剂蒸汽由吸汽口轴向进入吸汽室,并在吸汽室的导流作用引导由蒸发器(或中间冷却器)来的制冷剂蒸汽均匀地进入高速旋转的工作轮（工作轮也称叶轮,它是离心式制冷压缩机的重要部件,因为只有通过工作轮才能将能量传给气体)。气体在叶片作用下,一边跟着工作轮作高速旋转,一边由于受离心力的作用，在叶片槽道中作扩压流动,从而使气体的压力和速度都得到提高。由工作轮出来的气体再进入截面积逐渐扩大的扩压器(因为气体从工作轮流出时具有较高的流速,扩压器便把动能部分地转化为压力能,从而提高气体的压力)。气体流过扩压器时速度减小，而压力则进一步提高。经扩压器后气体汇集到蜗壳中,再经排气口引导至中间冷却器或冷凝器中。水冷冷冻机组的工作原理如下:１冷冻水侧:一般冷冻水回水温度为１２℃,进入冷冻器与冷媒做热交换后,出水温度为7℃。冷冻水一般通过风机盘管、组合式空调机组或水冷精密空调机向IＴ设备提供冷气。由于数据中心的制冷量大,要求温差小、风量大且湿度需要控制,一般采用水冷精密空调机;２冷却水侧:一般冷却水进水温度为30℃,进入冷凝器与冷媒做热交换后,出水温度为３5℃。冷却水一般使用蒸发式冷却塔通过水蒸发来散热降温;3冷媒侧:冷媒以低温低压过热状态进入压缩机,经压缩后成为高温高压过热状态冷媒。高温高压过热状态冷媒进入冷凝器后，将热传给冷却水而凝结成高压中温液态冷媒。高压中温液态冷媒经膨胀装置,成为低压低温液气混合状态冷媒。低温低压液气混合状态冷媒进入蒸发器后,与冷冻水进行热交换,冷冻水在此处被冷却，而冷媒则因吸收热量而蒸发,之后以低温低压过热蒸气状态进入压缩机。离心式制冷压缩机具有下列优点:１单机制冷量大（3５0到35００0ｋW之间）,在制冷量相同时,它的体积小，占地面积少,重量较活塞式轻５~８倍;2由于它没有汽阀活塞环等易损部件，又没有曲柄连杆机构,因而工作可靠、运转平稳、噪音小、操作简单、维护费用低;3工作轮和机壳之间没有摩擦,无需润滑。故制冷剂蒸汽与润滑油不接触，从而提高了蒸发器和冷凝器的传热性能；4能经济方便的调节制冷量并且调节的范围较大。由于热量是通过水的蒸发（在冷却塔中)来散发的,因此夏天室外的高温对其冷却能力影响很小。离心式冷冻机组在小负荷时(满负荷的20%以下)容易发生喘振，不能正常运转。因此,在数据中心水冷空调系统的设计中一般先安装一台小型的螺杆式水冷机组或风冷水冷机组作为过渡。大型数据中心的水冷空调系统一般由以下五部分组成,示意图如图２所示。工作原理图如图3所示。１离心式冷冻机组一般为Ｎ+１配置,有一台备机,安装在冷站机房；２冷却塔通常安装在室外或楼顶，一般一台冷冻机组对应一组冷却塔(便于维修和保证备机系统正常待机...