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关于降低核心机房空调能耗的方案分析

双击自动滚屏 发布者:精密空调 发布时间:2018-03-01 09:43:18 阅读:次【字体:

一、能耗比分析

据美国 Lawrence Berkeley 国家试验室进行调查显示,一个典型的数据中心电能耗费份额为:IT 设备(效劳器、交换机、路由器等)占 50%;制冷设备(机房精密空调、风机)占 37%;电源设备(UPS、SPM 等)占 10%;照明占 3%。从上述份额不难看出其间制冷设备的耗电量仅次于 IT 主设备的耗电量坐落第二位,制冷体系无疑变成节能的要害,关于空调体系而言,在其他的运转工况条件坚持不变的状况下,假如将空调机的运转温度(例:回风口的温度)进步 1℃,就能将其运转功率进步 3%摆布。数据中心机房的“电能使用率”是评价其节能降耗效果的简单易行的技能参数。那么怎么将这 37% 的耗电量降至最低,怎么更有用的下降数据中心的运营本钱。要下降空调能耗:完成办法包含选用高能效空调、规划合理的气流组织、选用多种温控节能计划等。空调是网络能源节能中的要点。

二、项目背景

某机房选用大金 FHY125DQV2C分体式风冷空调制冷,共有 18 台。该机房是 2000 年摆布由办公用房改造而成。因为用房修建形状约束,空调外机放置在 3楼顶层渠道上。渠道是一个弧形下凹场地,面积小,通风条件欠安,在夏日气温超越 35℃时,天台地上气温高达 80℃以上,因此一到夏日空调就频频出现维护毛病,严重影响机房环境温度操控。一旦空调毛病,机房温度敏捷升高,设备安全难以确保,有线电视安全优异播出遭到要挟。机房有必要选用冰块、电扇等辅佐手法降温,费事吃力,功率不高。

三、需要剖析

经过空调作业原理和对空调机组维护毛病进行剖析,发现空调之所以出现维护毛病是因为夏日机遇房室表里温差大,为了确保热量从制冷剂传递给外界空气,冷凝温度会随着大气温度的上升而升高,冷凝温度升高空调压缩机在作业时管路压力随之升高,直至发作高压警报,然后导致维护毛病。假如能下降室表里温差,就能解决维护的疑问。经过对空调理论制冷系数 ε 进行剖析,ε 为空调设备单位耗功所能获得的制冷量,是表明空调设备节能型好坏的一个重要参数,用以下公式表明:ε=T0/ (Tk-T0)(其间:T0为蒸腾器的蒸腾温度;Tk为冷凝器的冷凝温度,单位:K,K=℃+273)。依据上述公式剖析,空调制冷系数与蒸腾器的蒸腾温度和冷凝器的冷凝温度有关,而空调蒸腾器在室内,所以蒸腾温度与机房内温度有关,即机房设定的温度值越高,T0值会越高(一般 0~7.2℃规模之间改变);空调冷凝器在室外,所以冷凝温度是与室外气温有关的,室外气温越高,Tk值会越高。假定在空调运转环境其他要素不变时,以蒸腾温度和冷凝温度的改变来推算制冷体系的制冷系数改变状况。假定冷凝温度为 55℃不变,则把机房的温度提高,使得蒸腾温度从 5℃升高到 6℃,则理想制冷系数 ε 由 5.56W/W 上升至 5.69W/W,上升率约 2.3%。假定蒸腾温度为 5℃不变,假如室外气温上升,使得制冷体系的冷凝温度从原先的 55℃升高至 56℃,则制冷体系的理想制冷系数 ε 由原先的 5.56W/W 下降至 5.45W/W,下降率约 2.0%。

从上述剖析来看,若要下降空调的能耗,在空调设备选定后,可从室内温度和室外温度 2 方面着手。一方面,在室内经过下降机房从外界吸取热量来节能;另一方面,在室外经过下降冷凝器所在方位的空气温度,然后下降冷凝温度,抵达节能降温的意图。总归,项目实施的意图是在不改变空调设备的基础上,经过辅佐办法,削减机房空调冷量的丢失,并下降机房空调冷凝温度。一起又要满足不受场地约束、投入本钱不能过高的要求。

四、技能计划

1、技能使用原理

项目组借鉴轿车、温室苗圃等场合夏日降温办法,进行多种降温办法的实习试验。一方面在机房内部使用双层玻璃隔热和热反射膜的反射效果,经过加装双层玻璃并在玻璃上贴热反射膜的办法来削减外界传导入机房的热能,下降机房冷量丢失速度,然后下降空调作业时间。另一方面在空调室外机放置区使用遮阳网遮光特性和水蒸腾散热的特色给室外机区域降温,即经过架起遮阳网和水雾喷淋体系组合来进行降温。多种降温方法的组合有用下降了室表里温差,基本解决空调维护疑问,一起又抵达节能意图。

2、详细技能使用办法

2.1室内有些办法

室内有些首要内容为削减机房与外部环境的热交换,即下降外部环境对机房的热传递进程。首要技能办法为对机房窗户进行密封改造,确保所有的机房选用双层玻璃进行隔温,在不具备条件的当地经过外装的方法进行弥补。经过 2 层玻璃中的空气隔层进行隔热,并在外侧玻璃上贴热反射膜。热反射膜贴在玻璃外表使机房内能透过可见光和近红外光,但不能透过远红外光。因此有足够的光线进入室内,而将大有些的太阳能的热量反射回去,在酷热的夏日坚持室内温度不会升高太多,然后下降室内空调负荷,抵达节约空调费用和节能的效果项目组所选用的热反射膜,能将进入室内的总太阳能从 91%下降至 19%(见下图)。

2.2室外有些计划

室外有些首要内容为下降空调室外机放置区域微环境温度。首要技能办法为外机遮阳和水喷雾降温。

(1)外机遮阳。经过遮阳网的遮蔽,网下暗影处的温度能下降 10℃以上。为了获得最好效果,项目组挑选 2 针、3 针、4 针、6针遮阳网进行了多次比照测验,发现 4 针遮阳网遮光效果好,遮光率为 85%~90%,并且透气性好,利于外机热量排出。既能遮蔽阳光,又不影响空调机组热量发出,最适合作为机房空调外机遮阳资料。遮阳网架起在离空调外机顶部 100cm 摆布的高度,宽度为能掩盖空调外机。这样一来留出的空间,能确保空气流通,不会阻止空调散热,二来便利空调维修(下图)。 (2)水喷雾降温体系(见下图)。水喷雾降温体系发出到空气中的水微粒,在汽化的进程中要吸取很多周围环境中的热量,然后下降周围环境的温度,是经济、有用的降温手法。而在喷雾降温体系的效果下,空气温度可降至 25℃,在极点环境下可降温 14℃。水喷雾降温体系首要由储水器、管路、抽水泵、喷头、操控有些构成。储水器的效果为储存确保抽水泵能正常作业的水量。管路体系选用 PVC 热水管,能接受必定压力,与镀锌铁管相比易切开、耐腐蚀。喷头选用圆形可调节喷头,其方位有必要高于遮阳网,以便水雾喷洒到遮阳网。喷头数量以喷出水雾能均匀喷洒在遮阳网上核算,避免剩余水量丢失,节约用水。操控体系由单片机、继电器和传感探头构成,由温度传感器、水位传感器收集信号传给单片机,单片机输出信号给继电器,操控电子水阀放水和抽水泵抽水。体系作业流程:当多个温度传感器平均温度抵达 40℃,且水位传感器在高水位时,抽水泵开端作业,喷头开端喷水;当水位下降到低水位时抽水泵中止作业,一起电子水阀翻开开端放水,当抵达高水位时电子水阀封闭中止放水;该进程完好运转一次耗时 15min。

操控体系判别逻辑:储水器有 A、B、C、D 四个水位线,对应 4 个传感器。单片机有 4 个操控脚对应 4 个水位传感器,2 个串口,一个串口衔接继电器,一个串口衔接温度传感器。

防护办法:A 默许高电平,当水位在 A 以上,A 对 GND 导通低电平,水阀封闭,避免溢水。D 默许低电平,当水位在 D 以下,D 对 GND 断开变高电平,水泵停转,避免水泵干烧损坏。水泵作业判别逻辑:当水位在 B 以上时,即 B 低电平,单片机发送指令翻开继电器 2 接口,水泵接通开端抽水喷淋(默许喷 15分钟)。当水位在 C 以下时,即 C 高电平,单片机发送指令封闭继电器 2 接口,水泵封闭。电子水阀作业判别逻辑:当水位在 B 以下,即 B 高电平,单片机发送指令翻开继电器 1 接口,电子水阀接通开端放水。当水位在 B 以上,即 B 低电平,单片机发送指令封闭继电器 1接口,电子水阀封闭中止放水。

3、节能降温效果

经测验,该体系启动后,体系掩盖规模内温度可下降 10℃以上,依据 ε=T0/(Tk-T0)概算公式,推算出机组的节能功率约为 20%以上。以夏日时间按 3 个月核算,此项办法实施后,全年机房能耗将下降 5%以上。

结束语

本项目在不改变空调系统的情况下,在室内采用热反射膜反射太阳能降低机房整体温度;在室外采用外机遮阳、水雾降温组合手段,降低室外机区域微环境温度。动态、静态多种降温技术应用,同传感设备、单片机技术的结合,实现了机房辅助降温手自一体控制。该项目投资少,见效快,为已有机房节能降耗提供了一个新的思路。 

来源:机房空调 /


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