蒸发冷却+机械制冷联合空调系统在数据中心的应用研究

袁国炉

珠海格力电器股份有限公司 广东 珠海 519000

随着科技的发展，数据中心的发展越来越趋向于模块化、高密度和高精度，而这种发展形势，也对数据中心中的空调系统提出更高的要求，但由于数据中心的运行对于空调系统的需求相对较高，想要确保空调运行的质量，并有效降低其能源消耗，除了要对其运行工况加以保证之外，还需要对机械制冷及蒸发冷却联合空调系统进行科学的应用，因此，针对相关内容进行研究是很有必要的。

一、浅析机械制冷及蒸发冷却联合系统

机械制冷及蒸发冷却联合系统具有多种形式，第一，根据产出介质形式可以将其分为水侧蒸发冷以及风侧蒸发冷却。第二，按照机械制冷技术和蒸发制冷技术的结合模式则可以将其分为空调机组蒸发冷却以及机械制冷配套蒸发冷却联合系统。而这种联合制冷系统，根据冷源配置方式同样可以将其分为两种，一种是冷源外置型，包括蒸发冷却恒温恒湿机组以及机械制冷和蒸发冷却联合机组，另一种为冷源内置型，包括机械制冷及蒸发冷却联合一体化空调。而对于蒸发冷却配套机械制冷联合供冷系统，根据服务区域可以将其分为分区供冷以及单一区域供冷，其中前者由蒸发冷却设备产生的冷风在作用于数据机房大环境以后，能够使设备机架之外没有热源区域存在，而使用机械制冷产生的冷风作用于小环境，其作用的主要对象就是机架当中的发热源。

二、机械制冷及蒸发冷却联合空调系统在数据中心的应用

(一)联合空调机组的应用。某项目应用机械制冷及蒸发冷却联合空调机组对数据机房当中原有的空调机组进行改造，改造之后的空调机组主要包括直接蒸发冷却段、管式间接蒸发冷却段、送风段、新回风混合段、粗效段以及表冷段等内容，而机房气流在组织方式以上送上回为主。此外，改造之后的联合空调机组当中主要使用水平管式间接蒸发冷却器，在中等湿度区域其效率能够达到65%，而直接蒸发冷却段效率能够达到90%。根据相关数据调查和分析可以发现，对这种联合系统进行应用，能够将空调机组出风温度控制在0-14℃，而且使用时间能够达到3400h以上，且每年能耗约为55430k w/h，而应用传统形式的空调系统，在运行3400h以后，其能耗能够达到234500k w/h，由此可见，在数据中心当中应用机械制冷及蒸发冷却联合空调机组，能够有效减少数据中心空调系统的能源消耗问题[1]。

(二)联动系统的应用。某公司通信机房为二类通信机房，在对其空调机房当中的空调进行改造的过程中，主要是以原有机械制冷空调为基础，同时又在其中加入了蒸发式冷气机，这种蒸发冷气机以四面进风为主，且直流式通风为一送一排的方式，数据机房当中的机械制冷以及蒸发式冷气机为相对独立的系统，其关停主要由联动控制方式来实现。并且两套系统无法同时运行，利用联动控制系统则主要是对两系统进行切换，在夏季高温情况下，只需要将机械制冷系统开启，就能对数据中心当中的除湿、降温需求加以满足，进入过度季节以后，单独启动蒸发式气机即可获得良好的降温效果，从而将空调系统能耗有效降低。而该公司在所在区域建立了500座基站，并实施了节能改造，同时设置了相应的直接蒸发式冷气机，在运行期间每年能够节约电费375万元，其每年节电率能够达到30%-90%。

(三)联合分区供冷。正常情况下，数据机房当中的散热量会随着高度方向发生递减变化，其中热量主要在机房设备背板处集中，因此，采用机械制冷及蒸发冷却联合的分区供冷方式，其中蒸发冷却设备主要是将产生的冷风作用在数据机房的大环境当中，而机械制冷所产生的冷风则是送往小环境，该系统在过度季节，利用机械制冷和蒸发冷却联合空调机组，将直接-间接蒸发冷却开启，就能够对数据中心进行大环境降温，而在夏季温度较高的情况下，将系统表冷段开启，应用间接-表冷模式，就能实现大环境降温。而机柜背板方面的冷却则始终要通过机械制冷的单独使用来实现。

(四)联合一体化空调。机械制冷及蒸发冷却联合的一体化空调，其核心部件包括冷凝器、直接蒸发冷却器、间接蒸发冷却器以及蒸发器等，在一台机组当中，同时设置蒸汽压缩式制冷的各项循环部件以及蒸发冷却功能段，不需要在空调机组当中外设冷源，对风冷式冷凝器进行使用，能够将冷却水系统省去，这种一体化空调与原有的机械制冷和蒸发冷却联合空调机组不同，其主要是对管式间接蒸发冷却产生的二次排风冷量进行重复利用，使用低于室外干球温度管式间接蒸发冷却产生的二次排风，将冷凝器热量带走，使其温度有效降低，可以很好的提升机械制冷效率，利用管式间接蒸发冷却器，对室外空气进行预冷，能够减少原有机械制冷的制冷负担，从而降低机械制冷方面的装机容量，更好的提升一体化空调机组的紧凑性，在数据中心当中应用机械制冷及蒸发冷却联合的一体化空调，需要确保自动化控制系统的智能化和高效性，使其能够根据各种室外进风湿度来切换一体化机组的运行方式，借助蒸发冷却，尽可能的降低机械制冷过程中的能源消耗问题[2]。

(五)蒸发冷却恒温恒湿空调机组。该系统主要包括新风段、回风段、表冷段、预热段、加热段、送风段、加湿段、直接蒸发冷却段以及间接蒸发冷却段等，这种系统的应用主要是借助自然冷源，对空调精度要求较高的数据中心环境进行控制，通过对间接蒸发冷却的应用，将机械制冷造成的消耗有效降低

结语

综上所述，在数据中心当中有效应用机械制冷及蒸发冷却联合空调系统，不仅能够对数据中心的运行需求加以满足，还能将空调系统的能源消耗大幅降低，这对于数据中心的可持续发展具有非常重要的意义，因此，相关单位一定要对这种联合空调系统保持重视，并在数据中心当中进行科学的应用，从而为数据中心的高效运行提供支持。