間接蒸發冷卻在華北某數據的應用

　　數據zhongxin運行將消耗大量電力。以北京電信2020年的運營數據為例，電費支出占網絡運營總支出的40個點以上，成為網絡運營的diyi成本。降低電費已成為企業降本增效、實現高質量發展的重要途徑。據統計，空調用電量占quanwang生產用電量的30個點以上。因此，降低空調的耗電量非常重要。

　　2021年4月，北京市發布《北京數據zhongxin整體發展實施方案(2021-2023年)》，提出“以綠色、智能、集約方式推進北京數據zhongxin整體發展”的思路，明確提出改造后的計算云數據zhongxinPUE(數據zhongxin全部能耗與IT設備能耗之比)應≤1.3的要求?？梢钥闯?，隨著我國能源政策的收緊，以及北京市對數據zhongxin建設和運營的政策限制，提高能效已經成為北京市數據zhongxin運營商可持續發展的必然要求。

　　示例數據zhongxin位于北京市區，地上5層，地下3層，總建筑面積85000㎡。建筑外觀見圖1。數據zhongxin計劃安裝12000個5~7kW機柜，2015年投入運營時是當時亞洲zui大的單體數據zhongxin。該項目采用土建工程一次性完成，內部分期施工的方式，一期工程已于2015年下半年投產?？照{機房位于地下三層，采用集中式冷水機組+房間級空調末端的冷卻結構。末級規劃9臺單臺制冷量為6300kW(1800RT)的高壓離心式冷水機組，具有利用板式換熱器和冷卻塔實現冬季自然冷卻的功能。其中，一期已有3臺機組投入運行，配置為兩用一備。

　　目前一期機房投入的IT設備總負荷為3150kW，圍護結構冷負荷為350kW，合計3500kW。根據運行結果，目前機房的平均PUE為每年1.4。根據北京市的相關政策，急需通過節能改造將PUE降至1.3以下。

　　在數據zhongxin制冷系統中，冷水主機能耗占總制冷能耗的45個點以上，因此降低主機能耗是實現節能目標的關鍵。眾所周知，zui經濟的制冷方式是充分利用外部自然冷源直接降低溫度，盡可能縮短機械制冷時間。

　　對于已經運營的數據zhongxin，其改造的技術方案應該對建筑空間和設備布局要求較低，對現有IT設備的流暢運行影響zui小。zui好能直接與原有的水系統匹配，使現有的管網和末端設備得以持續利用?？紤]到北京地處華北地區，濕度適中，數據zhongxin樓頂室外平臺空間充足，采用間接蒸發冷卻技術更為合適。經過綜合技術分析和論證，zui終確定采用增設間接蒸發冷卻冷水機組的技術措施，對一期機房實施節能改造。

　　用于節能改造的設備為間接蒸發冷卻冷水機組(以下簡稱蒸發冷水機組)，其技術原理如圖1所示。蒸發式冷水機組是一種以豎管間接蒸發冷卻器為核心換熱器的冷卻設備，主要包括間接蒸發冷卻和直接蒸發冷卻兩個功能段。

　　根據機組熱濕處理過程的焓濕圖，機組在G狀態點的供水全部送至板式換熱器吸收機房側水系統的熱量，然后變成H狀態點再返回噴淋填料頂部噴淋。冷卻后，機組在G狀態點的供水再次送入板式換熱器吸收機房側水系統的熱量，成為機組在H狀態點的回水，以此類推。一部分環境空氣通過豎管間接蒸發冷卻器的主換熱通道，從狀態點O預冷至狀態點C；另一部分經過豎管間接蒸發冷卻器的二次換熱通道，從狀態點O到狀態點P增焓增濕，zui終排入大氣環境。預冷后的空氣從底部進入淋水填料換熱器，與機組回水接觸，進行近似直接蒸發冷卻的熱濕交換。從狀態點C加濕到狀態點E，zui后由排氣扇從機組頂部排入大氣。使用時，首先打開直接蒸發冷卻部分以提供冷卻能力。當室外濕球溫度過高，制冷量不能滿足機房制冷需求時，間接蒸發冷卻段自動開啟，各功能段通過變頻控制達到機房的制冷需求。

　　在屋頂平臺上，增加10臺制冷量為400kW的單蒸發式冷水機組，連接到原有的冷卻水系統。轉換示意圖如圖3所示。增加供水管和回水管，通過三通實現與原有冷卻水供、回水管的互通。10臺蒸發式冷水機組(9用1備)并聯布置在供水和回水管道之間。該設備新增的控制系統是在原有群控系統的基礎上開發的，每臺機組分別配有電動閥控制啟停，可實現遠程自動監控。該方案zui大限度地保持了原有的系統架構，原有的冷卻塔可以作為備份，anquan性得到充分保障。由于機組采用模塊化設計，可實現工廠預制和現場拼接，工期可縮短3個月。