宋姣姣　祝紅梅　王曉敏　宋蕾

摘要：在現(xiàn)代數(shù)據(jù)化不斷發(fā)展的潮流下，我國數(shù)據(jù)機房的發(fā)展也迎來了重要的時期。國內(nèi)現(xiàn)在很多的數(shù)據(jù)機房正在增長，而且發(fā)展質(zhì)量也在迅速提高。在發(fā)展的過程中，現(xiàn)在數(shù)據(jù)的集中化已經(jīng)成為重要的發(fā)展途徑，我們需要在現(xiàn)代數(shù)據(jù)機房的建設(shè)過程中重視這個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不斷加強空調(diào)機組的方案研究。從現(xiàn)代數(shù)據(jù)機房來建設(shè)中看，很多數(shù)據(jù)機房的硬件設(shè)施還有待提高。雖然現(xiàn)在數(shù)據(jù)機房數(shù)量在不斷的增加，但是數(shù)據(jù)中心的質(zhì)量卻需要我們進行深入研究和提高。數(shù)據(jù)中心的建設(shè)需要優(yōu)化能源的能耗結(jié)構(gòu)，特別是空調(diào)系統(tǒng)，在整個數(shù)據(jù)機房的消耗中占到了接近50%。這個數(shù)字是非常明顯的，我們需要做好空調(diào)能耗的優(yōu)化工作。本文主要探討了交叉式露點間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組在數(shù)據(jù)機房的應(yīng)用方案，以供廣大學(xué)者和讀者朋友參考。

關(guān)鍵詞：交叉式露點;冷卻空調(diào)機組;數(shù)據(jù)機房;應(yīng)用方案分析

引言

本文提出了一個確定帶橫流式換熱器的露點間接蒸發(fā)冷卻器（M循環(huán)CrFIEC）產(chǎn)品空氣特性的模型。在這方面，使用了最強大的統(tǒng)計方法，即數(shù)據(jù)處理型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GMDH）的分組方法。然后將所建立的GMDH模型應(yīng)用于某型CrFIEC的多目標(biāo)優(yōu)化，以年平均性能系數(shù)（COP）和制冷量（CC）為優(yōu)化決策變量，同時使年平均性能系數(shù)（COP）和制冷量（CC）最大化。因此，基于Koppen-Geiger分類法，在不同氣候條件下對所提出的系統(tǒng)特征進行了優(yōu)化。結(jié)果表明，所有氣候條件下的最佳進氣速度在1.796～1.957m.s1之間變化，最優(yōu)風(fēng)速為0.318。COP和CC的平均值分別提高了8.1%和6.9%。

1 交叉式露點間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)的原理

空調(diào)是導(dǎo)致我國電網(wǎng)峰值需求的最大因素，也是電網(wǎng)故障和停電的主要原因。發(fā)電機和制冷空調(diào)機組在高環(huán)境溫度下效率最低，此時制冷需求最高。這導(dǎo)致污染加劇，對備用發(fā)電能力的過度投資，以及峰值資產(chǎn)利用率低下。僅在我國，空調(diào)就約占用于發(fā)電的所有能源的15%（將近4萬億Btu），這導(dǎo)致每年向大氣中排放約3.43億噸二氧化碳第二年蒸發(fā)式空調(diào)可通過消除能源浪費和減少電力消耗，減輕對環(huán)境的影響。研究人員開發(fā)了一種新的多級間接蒸發(fā)冷卻（IEC）技術(shù)，稱為Coolerado冷卻器。這項技術(shù)采用獨特的設(shè)計，最大限度地發(fā)揮其冷卻過程的直接和間接階段的效力。循環(huán)的工作原理是在20級過程中同時冷卻一次（或產(chǎn)品）空氣和二次（或工作）空氣。每一級通過將多個直接級與一個間接級相結(jié)合來促進冷卻。與傳統(tǒng)蒸發(fā)冷卻技術(shù)相比，累積的結(jié)果是產(chǎn)品空氣溫度更低，因為該裝置可實現(xiàn)90%120%的濕球效率（WBE）。這一過程與其他直接/間接工藝的關(guān)鍵區(qū)別在于，積聚水分的工作空氣在每個階段都被排出，從而使產(chǎn)品空氣能夠以較低的溫度輸送。間接蒸發(fā)冷卻器（IECS）利用水蒸發(fā)的潛熱，在不增加濕度的情況下間接冷卻進料過程空氣。在IEC運行中，一次通道內(nèi)的工藝空氣溫度幾乎可以降低到通過濕通道的SCAV-Enger空氣的濕球溫度（WB）。因此，IEC可以在冷卻線圈通過前對流程空氣進行預(yù)處理，從而減小冷凍機在建筑應(yīng)用中的尺寸。然而，IEC的性能受到其結(jié)構(gòu)和二次通道中SCAV-Enger空氣狀況的嚴(yán)重影響。為了提高蒸發(fā)冷卻性能，各種iec配置在較低的溫度下提供空氣供應(yīng)。通過在實際建筑空氣處理應(yīng)用中所經(jīng)歷的操作條件下的實驗，比較在兩種不同運行模式下運行的IECS的性能。在100%室外空氣系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，在兩種不同運行方式下，在環(huán)境室中對兩種常用的跨流IEC進行了測試，并通過對測量數(shù)據(jù)的分析，對兩種工況下兩種工況下的濕球效率和冷卻能力進行了評價。進入常規(guī)或再生IECS的一次空氣通常是干燥的或機械地除濕在幾種建筑空調(diào)應(yīng)用中。因此，本研究中使用的PRI-Mary空氣是在炎熱干燥的條件下選擇的。

2 實驗裝置

實驗選用了兩種不同的橫流IECS（IEC 1和IEC 2）。IEC 1的配置是為適應(yīng)兩種工作模式而設(shè)計的：一般模式（即模式-1）和再生模式（即模式-2），它可以通過打開或關(guān)閉擋板，將PRI-Mary空氣重定向到二次空氣側(cè)。當(dāng)阻尼器處于損耗位置時，IEC以-1模式工作。為了在模式-2中操作IEC，應(yīng)該打開和調(diào)節(jié)阻尼器，以便將一部分一次空氣重新定向到第二空氣側(cè)。

在一般操作模式（即模式-1）中，一次空氣不指向二次側(cè)，并流經(jīng)水平干道，而二次空氣則以U形通過濕通道。為了測試IECS下模-1和模式-2操作的冷卻性能，每個IEC單元被放置在由兩個分離室組成的測試設(shè)備中：一個主空氣室和一個室內(nèi)空氣室。每個燃燒室都由恒溫和濕度單元維護，以保持艙內(nèi)的焦油獲取條件。一次空氣室產(chǎn)生溫暖和干燥的空氣，以模擬后期除濕的一次空氣通過除濕系統(tǒng)在IEC之前。室內(nèi)空氣室只有在兩臺IEC裝置在-1模式測試時才能啟動，產(chǎn)生模擬室內(nèi)空氣條件的室內(nèi)空氣，作為二次風(fēng)流，IEC進出口干球和濕球溫度以及一次和二次風(fēng)流的流量由兩個標(biāo)準(zhǔn)測試器中的電阻溫度計探測器（RTDS）測量。每個氣流的濕度比是根據(jù)測量的干球和濕球溫度來確定的。利用差壓傳感器和靜壓傳感器測量的壓降，確定了一次流和二次流的質(zhì)量流量，絕對壓力也是用絕對壓力森-SOR測量的。

3 交叉式露點間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機組在數(shù)據(jù)機房的應(yīng)用方案

本文中的項目采用的是某地區(qū)數(shù)據(jù)中心樣本，這個數(shù)據(jù)中心的面積達到了兩萬5000m2，而且整個機柜的數(shù)量接近3000個，每個機柜的功率是五千瓦，數(shù)據(jù)中心的負(fù)荷達到了17600千瓦。這個數(shù)據(jù)中心的空調(diào)機組能耗是非常高的，而且每個系統(tǒng)用到的都是傳統(tǒng)的智能方法，這種智能效率比較低，會產(chǎn)生大量的能源浪費。通過對目前這個系統(tǒng)的測量分析，如果采用間接蒸發(fā)冷設(shè)備系統(tǒng)來替換原有的傳統(tǒng)設(shè)備，我們可以得到以下的數(shù)據(jù)對比。

從表格中的數(shù)據(jù)進行深入分析，雖然在開始項目的時候，間接性冷卻蒸發(fā)設(shè)備投入會比較多，但是他可以保證全年氣候條件下不同模式進行調(diào)整，這樣在面臨不同氣候的時候，電費就會極大的減少。而且一般在前幾年中最普通的冷凍空調(diào)就能達到平衡的效果。同樣的情況下，如果采用傳統(tǒng)的機組系統(tǒng)，只能達到間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)工作效率的1/2，并且傳統(tǒng)降溫設(shè)備的消耗水源多出了兩倍。間接性蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)更是和緯度較高的地方，在低緯度的地區(qū)并不建議使用這種冷卻設(shè)備。隨著氣溫的逐漸降低，間接性蒸發(fā)，冷卻系統(tǒng)的性能會進一步提升，而且能夠發(fā)揮更大的工作價值。但是這種間接性蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)不能夠在極端的條件下使用，如果在惡劣條件下長期使用這種冷卻設(shè)備就會導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)冰，反倒影響了冷卻效果。

4 結(jié)束語

綜上所述，間接性蒸發(fā)智能系統(tǒng)需要進行合理的選擇，發(fā)揮更好的制冷作用。而且我們應(yīng)該在不同的氣候條件下，進一步研發(fā)間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)，發(fā)揮最大的節(jié)能效果。

參考文獻

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基金項目

本文系西安科技大學(xué)高新學(xué)院校內(nèi)基金項目之一般性課題《蒸發(fā)冷卻在數(shù)據(jù)中心節(jié)能分析》（2017KJ-02）。

作者簡介

宋姣姣（1989—），女，陜西，限=西安科技大學(xué)高新學(xué)院，城市建設(shè)學(xué)院，專職教師。