水冷機房空調(diào)代替風(fēng)冷機房空調(diào)系統(tǒng)
目前通信機房空調(diào)大多數(shù)采用風(fēng)冷型專用空調(diào)機組,風(fēng)冷型機組均為單元式機組,具有安裝靈活、可靠安全的優(yōu)點,但也存在性能系數(shù)較低、運行性能不穩(wěn)定、受室外環(huán)境溫度變化波動較大、室內(nèi)外機組安裝管線較短、室外機組占用大量建筑面積的缺點。
水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與風(fēng)冷式機組相同,室內(nèi)空氣通過蒸發(fā)器盤管循環(huán)。與風(fēng)冷式不同的是,水冷機組內(nèi)部安裝有板式冷凝器,將實現(xiàn)房間熱量與乙二醇溶液之間的熱轉(zhuǎn)換。該冷凝器內(nèi)的液體作為一個二級傳熱媒介,被抽到遠處安裝的空氣冷卻式干冷器或冷卻塔內(nèi),熱量在那里最終排到大氣。水冷卻系統(tǒng)機房專用空調(diào)機組每臺機組均自帶制冷循環(huán)系統(tǒng),并配有單獨的水冷冷凝器,冷凝器置于室內(nèi)機內(nèi)部。所有機組的冷卻水可以做成一個冷卻水循環(huán)系統(tǒng),由水泵提供循環(huán)動力,室外冷卻水可采用開放冷卻水塔和封閉干冷器兩種方式。機房專用空調(diào)要求一年四季連續(xù)運行,通常采用冷卻水塔的冷卻方式。
機房節(jié)能角度考慮,有的專用空調(diào)機組在水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)的蒸發(fā)器上平行加入一個自然冷卻用的盤管。在較低的室外環(huán)境溫度下,通過中央控制器精確地控制閥門,自然冷卻盤管將吸收室內(nèi)的全部的傳熱量。在換季期間,環(huán)境溫度將降至機房所需的溫度以下,自然冷卻盤管將提供預(yù)制冷以減少壓縮機的運行時間,壓縮機一般只需80%的輸入功率,因此可以顯著地節(jié)省成本。水冷節(jié)能效率、性能系數(shù)高于風(fēng)冷機組。在通信機房中推廣水冷型專用空調(diào)機組具有一定程度的節(jié)電降耗價值,特別是在一些中、大型項目上節(jié)能效益顯著。
機房建設(shè)投資方面考慮,水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)不需要室內(nèi)、室外機的連接銅管,只需要一組冷卻水管道可以將所有的機組連接在一起,在大型數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)里,工程量能相對減少,不存在室內(nèi)、室外機距離限制;可以用幾組較大的室外干冷器做N 1備份工作方式,在中大型數(shù)據(jù)中心占地面積相對較小,同時水循環(huán)管道不需要太厚的保溫處理,節(jié)省通道空間;擴容方便,初期設(shè)計時留好接口,不需要在投入使用后需要擴容時再尋找室內(nèi)、室外機通道,這些方面都可以大大減少空調(diào)設(shè)備的投資及后期維護費用。
機房空調(diào)氣流組織
數(shù)通信機房采用上送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),首先降低機房的環(huán)境溫度,然后才能使機柜降溫、冷卻。就其效率而言,空調(diào)的能量顯然有一部分消耗在降低環(huán)境溫度上,而不是直接去降低設(shè)備的溫度。
機房空調(diào)采用上送風(fēng)方式,大多數(shù)機房內(nèi)氣流組織混亂,冷熱氣流混合現(xiàn)象嚴重,導(dǎo)致機房制冷利用效率低下,而且局部熱點問題時有發(fā)生。
據(jù)機房空調(diào)網(wǎng)了解,目前許多數(shù)據(jù)中心機房通過“風(fēng)孔下移”,對機房實施節(jié)能改造。大中型計算機及大容量的程控交換機散熱量大,且集中,因此要對程控設(shè)備進行直接送風(fēng)冷卻。程控交換機設(shè)備的進風(fēng)口一般設(shè)在其機架下側(cè)或底部,排風(fēng)口設(shè)在機架的頂部??諝馔ㄟ^架空活動地板由進風(fēng)口進入沿機架自下而上迅速有效地使設(shè)備得到冷卻。采用“全封閉冷氣通道精確送風(fēng)”時,送風(fēng)截面積、送風(fēng)溫度一般情況不變,只要改變冷空氣的送風(fēng)風(fēng)速,就可以滿足不同發(fā)熱量的機柜的散熱要求。這樣,減少了送風(fēng)回路中的冷量損失,盡量靠近機架服務(wù)器區(qū)域,提高空調(diào)的工作效率,減少能耗,同時有效改善了機房出現(xiàn)的局部高溫情況。
在機房設(shè)計過程中,提出了“冷熱分區(qū)”概念。在未安裝設(shè)備的機架處,安裝擋風(fēng)板(消隱板),擋風(fēng)板的規(guī)格應(yīng)與其上下設(shè)備嚴密接觸,防止冷、熱風(fēng)短路;改變機柜位置的排列方式,由以往的同方向變?yōu)?ldquo;背對背、面對面”安放,使冷熱風(fēng)路分離,引導(dǎo)冷熱氣流,提高了空調(diào)的制冷效率;另一方面采用改進的機柜系統(tǒng),將動力和弱電線纜放置于機柜兩側(cè)的專用通道中,解決了機柜內(nèi)的熱量問題,同時也提高中心機房的管理性及未來的擴展空間。
新風(fēng)交換節(jié)能設(shè)計
目前一般通信機房空間密閉,設(shè)備發(fā)熱量較大,新風(fēng)節(jié)能技術(shù)是一種借鑒了采暖通風(fēng)中的新風(fēng)機組,針對通信機房自身環(huán)境要求而設(shè)計出的集通風(fēng)系統(tǒng)、控制(監(jiān)控)系統(tǒng)、氣流組織于一體的節(jié)能系統(tǒng)。利用自然冷源冷卻技術(shù)實現(xiàn)新風(fēng)節(jié)能的主要方式有二種。
自然通風(fēng)新風(fēng)系統(tǒng):當(dāng)室外空氣溫度較低時,直接將室外低溫空氣送至室內(nèi),為室內(nèi)降溫;當(dāng)室外溫度高,不足以帶走室內(nèi)熱量時,則開啟空調(diào)。該方式直接引入室外的空氣,機房環(huán)境易受外界的影響。
熱交換新風(fēng)系統(tǒng):采用隔絕換熱方式,通過室內(nèi)外空氣的顯熱交換以保證機房的空氣溫度要求。由于室內(nèi)外空氣相互隔離,室內(nèi)空氣潔凈度不受室外空氣的影響。
機房空調(diào)采用新風(fēng)交換節(jié)能系統(tǒng)后,根據(jù)不同地方的環(huán)境溫度選擇合適的月份與空調(diào)系統(tǒng)協(xié)調(diào)應(yīng)用調(diào)節(jié)機房溫度,可以直接降低耗電量,同時間接節(jié)約的空調(diào)維護費用。
除以上提出的主要技術(shù)變革外,更換空調(diào)的制冷劑、應(yīng)用熱管技術(shù)等方式都得到了重視與選擇,在很大程度上提高空調(diào)的制冷效率,減少耗電量,節(jié)約系統(tǒng)的建設(shè)和維護投資。
隨著機房基站內(nèi)的服務(wù)器向低價格、小型化、高功率密度方向的發(fā)展,對空調(diào)的制冷能力帶來了更多的壓力和挑戰(zhàn)。通信行業(yè)機房基站建設(shè)要采用新思維,加強新技術(shù)的跟蹤和應(yīng)用。從機房基站建設(shè)、設(shè)備采購開始就應(yīng)著重考慮空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。
現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心能耗問題受到越來越多的關(guān)注,數(shù)據(jù)中心機房空調(diào)耗電平均占數(shù)據(jù)中心總耗電量的40%左右,在實際應(yīng)用中,超量制冷是普遍存在的問題,據(jù)有關(guān)信息統(tǒng)計,目前85%以上的機房存在著過度制冷的問題。國內(nèi)大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE比較高,但是,局部熱點所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中心故障卻時有發(fā)生,局部設(shè)備運行溫度超標,嚴重影響系統(tǒng)運行。由于機房局部過熱,雖然機房設(shè)計容量較大,但新增設(shè)備依然無法再安裝;熱交換不充分,導(dǎo)致空調(diào)機組制冷效率低,空調(diào)能耗升高。業(yè)內(nèi)專家表示,數(shù)據(jù)中心空調(diào)能耗量巨大并不是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的正常結(jié)果,而是由于不合理的規(guī)劃、設(shè)計和使用所造成的。
以往的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中,多采取集中制冷模式,將空調(diào)房間考慮成一個均勻空間,按現(xiàn)場最大需求量來考慮。這種模式忽視了空間各部分的需要,缺少考慮制冷效率、制冷成本的意識。目前隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及高密度大型數(shù)據(jù)中心的建設(shè)需求,人們逐漸認識到集中制冷的弊端和按需制冷的必要性。
制冷就是按機房內(nèi)各部分熱源的即時需要,將冷媒送到最貼近熱源的地方。其最大的特點是制冷方式的定量化和精準化,從“房間級”制冷轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;機柜級”制冷,最后到“芯片級”制冷。
從數(shù)據(jù)中心建設(shè)和改造工程中可以看到運營商態(tài)度的變化。從設(shè)備集采方面,運營商更加關(guān)注空調(diào)本身的節(jié)能性能與安全問題;在數(shù)據(jù)中心的設(shè)計與建設(shè)改造方面,運營商與廠商就新技術(shù)不斷溝通協(xié)調(diào),根據(jù)政策的變化,及時調(diào)整機房空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)方案。
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