关于机房精密空调节能的一些个人看法
当前,各地数据中心建设如火如荼,绿色、节能成为一个主题。建筑围护的热工计算、保温处理、机房内的空调气流组织形式、IT设备的节能措施等,各设计院、设备厂家和集成商均有非常优秀的解决方案。但hahawa发现,精密空调作为数据中心的制冷源,也是机房内的能耗大户,其节能环保性确很少得到提及。而市场上充斥着各种品牌的精密空调,看上去好像性能规格都差不多,如何从中选取制冷量合理的空调,可能大家都会计算,但您是否关注过您选择的精密空调的节能环保性呢?
hahawa认为,首先应该选择压缩机能效比高的机型。大家都知道空调原理上由蒸发器、冷凝器和压缩机三大件组成,压缩机的性能好坏,就决定了整个空调机系统的性能和耗电量,可以说压缩机是空调机的心脏。从hahawa收集到的主流进口品牌精密空调指标来看,压缩机的能效比指标均比前几年有了长足进步,从以前的3左右发展到了现在的4~5,有些机型甚至还可以做到6。因此,各位设计师或业主在选型的时候尽可能的选择能效比高的机型。这也符合国家对民用空调能效比的强制性规范:新的空调能效标准入门等级从原来的5级(能效比2.6),提高到2级(能效比3.2),低于2级能效标准的空调产品将逐步退出市场。遗憾的是,国家对机房专用的精密空调能效比尚无强制性规范。当然这个民用的规范,是否能够适用到数据中心机房里,还值得我们探讨与摸索,但希望国家有关部门应重视这个问题,制定相应的标准,来强制推行环保节能措施。
提高能效比的另一个手段是变频化,包括压缩机变频和风机变频。受机房空气调节热工原理的影响,精密空调自诞生之日起,一直以定频压缩机,定风量风机的形式出现,其工作循环为大风量,小焓差送风,以带走机房内设备的显热。定频形式的系统,存在着压缩机起停频繁、温差波动大、风机能耗高等缺点,如果改成变频系统,则在机房进入冷热平衡状态时(机房正常运行绝大部分时间为此状态),压缩机进入低频模式,风机降低转速,控制系统可根据机房热负荷工况,持续提供小于定频额定值的冷量输入,即可维持机房内温度的恒定,从而降低能耗,提高压缩机和风机的寿命。变频的优势就在于压缩机在低频状态下,大大的提高能效比。
变频除了能降低能耗外,另一个好处降低制造成本。可能看官会问,变频比定频更先进,怎么会降低成本呢?大家都知道,电子元器件一旦大批量生产,其成本是很低的。目前市场上变频控制器件技术非常成熟,对于总体制造成本来说增加并不多,但系统变频化后却可减少制造空调用的有色金属材料。下面举个例子来说明一下:
以某制冷量的定频精密空调为例,系统循环内共有5千克的冷媒,系统设计时经过严密计算冷凝器和蒸发器表面积需要10平方米,此在系统正常工作时候,冷媒与冷凝器、蒸发器正好形成匹配,冷热交换顺畅。如果改用变频,在机房进入冷热平衡工况下的时候,只需空调额定值一半的制冷量,压缩机进行变频,系统只需投入2.5千克的冷媒进入循环,而此时的冷凝器的散热面积不变,压缩机搬运过来的热量很快的就被散发掉了(因为冷凝器是按照5千克冷媒的散热量来设计的),散热效果大大提高,冷凝温度的降低,将大大降低压缩机将冷媒从气态压缩到液态的功率消耗。反过来看,在远远满足2.5千克冷媒散热的情况下,冷凝器表面积可以做的稍微小一点,当然这个具体小多少,要有各厂家来自行把握。蒸发器也是同理,所以,采用变频后,精密空调系统的冷凝器、蒸发器的表面积均可做小,节省了有色金属的用量,对节能减排大大的有贡献。
除了上述的提高精密空调本身的效率,来实现节能减排,还有一个重要的环节就是机房空气调节气流组织形式的设计,如何使冷量均匀地输送和覆盖到每个设备,减少冷区和热区的温差,可以减少精密空调压缩机启动时间和降低风机的送风量,从而节约运行时的能耗。关于机房精密空调气流组织、送风环节的节能设计,hahawa将开辟另文探讨,有兴趣的看官敬请关注。