顏曉光

（北京首鋼國際工程技術(shù)有限公司 北京 100041）

0 引言

根據(jù)我國數(shù)據(jù)中心技術(shù)節(jié)能潛力的分析：IT設(shè)備系統(tǒng)的綜合技術(shù)節(jié)能潛力在11%～39%，平均為29%；空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能潛力在4%～69%，平均為36%；配電系統(tǒng)的綜合節(jié)能潛力在8%～27%，平均為18%[1]，由此可見，數(shù)據(jù)中心空調(diào)節(jié)能減排潛力巨大。近年來，隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，綠色低碳已成為各界共識，在此大背景下，間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)以其高節(jié)能率和高適用性，逐漸成為綠色數(shù)據(jù)中心主流的冷卻方式之一[2]。

常規(guī)自然冷卻主要受室外干球溫度影響，而間接蒸發(fā)冷卻由于帶有水噴霧蒸發(fā)冷卻，機(jī)組的運(yùn)行主要取決于室外濕球溫度，通常室外空氣的濕球溫度遠(yuǎn)低于干球溫度，因此，該技術(shù)很大程度上擴(kuò)展了利用自然冷卻的時(shí)域[3]。在不同室外氣象參數(shù)條件下，間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)主要耗能部件風(fēng)機(jī)、水泵以及壓縮機(jī)開啟情況不同，分析其在不同運(yùn)行模式下的能耗，配置合理的設(shè)備并設(shè)置合理的切換溫度是設(shè)計(jì)間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)的重點(diǎn)及難點(diǎn)。

本文根據(jù)北京地區(qū)的氣象特征，分析了北京地區(qū)數(shù)據(jù)中心采用間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)對應(yīng)不同切換溫度、不同模式的年運(yùn)行時(shí)長及能耗，并以某數(shù)據(jù)中心為例分析了采用間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)和傳統(tǒng)空調(diào)的初投資及運(yùn)行費(fèi)用情況，為間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用提供參考。

1 間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)適用性分析

數(shù)據(jù)中心間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)采用風(fēng)側(cè)自然冷卻技術(shù)，冷卻時(shí)利用空氣/空氣換熱器與室外空氣進(jìn)行換熱，從而使機(jī)房送風(fēng)溫度達(dá)到要求。間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)分為傳統(tǒng)意義的間接蒸發(fā)冷卻和露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻。

圖1為傳統(tǒng)意義的間接蒸發(fā)冷卻過程的焓濕圖，間接蒸發(fā)冷卻換熱芯體干通道側(cè)走一次空氣（機(jī)房空調(diào)的送、回風(fēng)），從狀態(tài)點(diǎn)E 被等濕冷卻至狀態(tài)點(diǎn)F；二次空氣（室外空氣）流經(jīng)換熱芯體的濕通道，與噴淋水接觸，發(fā)生直接蒸發(fā)冷卻，從狀態(tài)點(diǎn)A 增焓降溫至狀態(tài)點(diǎn)D。二次空氣通過換熱器帶走一次空氣的熱量，使一次空氣等濕冷卻。

圖1 傳統(tǒng)間接蒸發(fā)冷卻焓濕圖Fig.1 Enthalpy-humidity diagram of traditional indirect evaporative cooling

圖2為露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻過程的焓濕圖，室外空氣A 先從二次空氣干通道進(jìn)入，其中分出一小部分空氣進(jìn)入二次空氣濕通道，在濕通道內(nèi)與噴淋水進(jìn)行蒸發(fā)冷卻，同時(shí)通過換熱板的傳熱等濕冷卻二次空氣干通道內(nèi)剩余的空氣及一次空氣，進(jìn)入濕通道的空氣由狀態(tài)點(diǎn)A 到達(dá)狀態(tài)點(diǎn)A’，再從濕通道出口排出，二次空氣干通道內(nèi)的空氣由狀態(tài)點(diǎn)A被等濕冷卻至B 狀態(tài)點(diǎn)；被冷卻至狀態(tài)點(diǎn)B 的二次空氣再分出一小部分空氣進(jìn)入到濕通道，與噴淋水發(fā)生間接蒸發(fā)冷卻，同時(shí)通過換熱板的傳熱等濕冷卻二次空氣干通道內(nèi)剩余的空氣及一次空氣，進(jìn)入濕通道的空氣由狀態(tài)點(diǎn)B 到達(dá)狀態(tài)點(diǎn)B’，未進(jìn)入濕通道的二次空氣被等濕冷卻至狀態(tài)點(diǎn)C；繼續(xù)重復(fù)上述的處理過程，直至所有二次空氣到達(dá)狀態(tài)點(diǎn)D，并進(jìn)入到濕通道側(cè)被冷卻至狀態(tài)點(diǎn)D’，最后排至外界，狀態(tài)點(diǎn)D’接近狀態(tài)點(diǎn)A 的露點(diǎn)溫度。一次空氣則是不斷被二次空氣濕通道發(fā)生的熱濕處理冷卻，從狀態(tài)點(diǎn)F 等濕冷卻至狀態(tài)點(diǎn)G，然后送入機(jī)房。

圖2 露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻焓濕圖Fig.2 Dew-point indirect evaporative cooling enthalpy-humidity diagram

間接蒸發(fā)冷卻效率用來描述一次空氣出口干球溫度接近二次空氣入口濕球溫度的程度，其計(jì)算式為：

式中，tg1為一次空氣入口干球溫度，℃；tg2為一次空氣出口干球溫度，℃；ts1為二次空氣入口濕球溫度，℃，ηIEC為間接蒸發(fā)冷卻效率。

根據(jù)文獻(xiàn)[4]的相關(guān)研究，傳統(tǒng)意義的間接蒸發(fā)冷卻機(jī)組，當(dāng)二/一次風(fēng)量比達(dá)到1.5時(shí)，間接蒸發(fā)冷卻效率基本達(dá)到最高值64.8%，露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)冷卻機(jī)組，當(dāng)二/一次風(fēng)量比達(dá)到1.7時(shí)，效率基本達(dá)到最高值96.5%。研究結(jié)果表明，露點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻機(jī)組冷卻效率高于傳統(tǒng)意義的間接蒸發(fā)冷卻機(jī)組，冷卻效率可達(dá)90%以上，使得一次空氣出風(fēng)溫度更接近二次空氣的露點(diǎn)溫度。

圖3為當(dāng)蒸發(fā)冷卻提供冷量來滿足數(shù)據(jù)中心空調(diào)送、回風(fēng)（一次空氣出、進(jìn)）溫度要求時(shí)，對應(yīng)不同冷卻效率及一次空氣送出溫度情況下的濕球溫度，結(jié)果表明，冷卻效率越高，一次空氣出風(fēng)溫度越高，對應(yīng)的濕球溫度越高。當(dāng)一次空氣溫度為25/38℃時(shí)，冷卻效率60%對應(yīng)的濕球溫度為16.33℃；冷卻效率90%對應(yīng)的濕球溫度為23.56℃。同等冷卻效率時(shí)，隨一次空氣溫度的提高，對應(yīng)的濕球溫度也提高。

圖3 不同冷卻效率及一次風(fēng)進(jìn)出溫度時(shí)的二次風(fēng)濕球溫度Fig.3 The wet bulb temperature of secondary air at different coolingefficiencies and primary air inlet and outlet temperatures

圖4為根據(jù)北京全年逐時(shí)干球溫度和濕度計(jì)算的濕球溫度分布，全年逐時(shí)干球溫度和濕度來自DeST 模擬軟件。根據(jù)濕球溫度分布，在7-8月份多數(shù)時(shí)間濕球溫度都大于25℃，最高時(shí)可達(dá)35℃，因此，單純依靠間接蒸發(fā)冷卻不能提供足夠的冷量，需要設(shè)置機(jī)械壓縮制冷補(bǔ)充，但通過提高冷卻效率及空調(diào)送風(fēng)溫度能明顯提升間接蒸發(fā)冷卻提供全部冷量時(shí)對應(yīng)的最低濕球溫度，從而縮短機(jī)械壓縮制冷的運(yùn)行時(shí)間。當(dāng)冷卻效率提高至90%，送/回風(fēng)溫度提高至29/42℃時(shí)，對應(yīng)的最高濕球溫度為27.56℃，北京全年運(yùn)行不滿足時(shí)間僅為239h，占全年的2.73%。因此，提高送回風(fēng)溫度及間接蒸發(fā)冷卻效率能減少機(jī)械壓縮制冷的運(yùn)行時(shí)間，從而節(jié)省全年運(yùn)行電耗。

圖4 北京地區(qū)全年氣象參數(shù)—濕球溫度Fig.4 Annual meteorological parameters in Beijing area—wet bulb temperature

2 運(yùn)行模式分析

根據(jù)上述分析，北京地區(qū)采用間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組應(yīng)配備機(jī)械壓縮制冷補(bǔ)充系統(tǒng)，當(dāng)外界環(huán)境較高，蒸發(fā)冷卻不能滿足制冷量時(shí)，由機(jī)械制冷補(bǔ)充，補(bǔ)冷裝置可采用直接膨脹式冷卻或冷凍水+表冷器形式，圖5為帶機(jī)械制冷補(bǔ)充裝置（直接膨脹式冷卻）的間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組原理圖。

圖5 間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)原理圖Fig.5 Schematic diagram of indirect evaporative cooling air conditioner

依據(jù)不同的室外氣象參數(shù)，間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)分為干模式、濕模式、混合模式3種運(yùn)行模式。

（1）干模式：當(dāng)室外空氣干球溫度足夠低，僅依靠一次空氣與二次空氣熱交換提供的冷量滿足機(jī)房所需全部冷量時(shí)，采用干模式運(yùn)行，此時(shí)水噴淋系統(tǒng)、補(bǔ)充機(jī)械制冷系統(tǒng)不開啟，僅一/二次風(fēng)機(jī)運(yùn)行，二次（室外）風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速根據(jù)室外溫度線性調(diào)節(jié)，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)如表1所示，該工況下系統(tǒng)能耗最低。

（2）濕模式：當(dāng)干模式不能滿足制冷需求時(shí)，需開啟水噴淋系統(tǒng)，依靠蒸發(fā)冷卻提供的冷量補(bǔ)充機(jī)房所需要的全部冷量，此時(shí)補(bǔ)充機(jī)械制冷系統(tǒng)不開啟，開啟一/二次風(fēng)機(jī)及水噴淋系統(tǒng)，二次（室外）風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速根據(jù)室外溫度線性調(diào)節(jié)，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)如表1所示。

（3）混合模式：當(dāng)濕模式不能滿足制冷需求時(shí)，開啟機(jī)械制冷系統(tǒng)來補(bǔ)充不足的冷量，機(jī)組處于混合模式運(yùn)行，此時(shí)水噴淋系統(tǒng)、機(jī)械制冷系統(tǒng)、一/二次風(fēng)機(jī)全部開啟，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)如表1所示，該工況下系統(tǒng)能耗最高。

表1 不同模式下設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)Table 1 Device operating status in different modes

三種運(yùn)行模式間的切換應(yīng)以最大化利用間接冷卻，減少機(jī)械制冷為原則，以期實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)最大化節(jié)能運(yùn)行。根據(jù)圖3，提高間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的換熱效率及提高空調(diào)送回風(fēng)溫度都可以實(shí)現(xiàn)，但鑒于目前的技術(shù)水平，冷卻效率的提高必將增加設(shè)備的體積，往往不符合建設(shè)條件；機(jī)房采取封閉熱通道后，最高送/回風(fēng)溫度為29/42℃，如再繼續(xù)提高將引起IT設(shè)備故障率增加。

根據(jù)北京地區(qū)的氣象條件，夏季空調(diào)設(shè)計(jì)室外濕球溫度為26℃，屬于中等濕度地區(qū)。按目前的技術(shù)水平，間接蒸發(fā)冷卻效率一般為60%～80%，干工況時(shí)的換熱效率可達(dá)50%～60%。表2為不同性能的間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)對應(yīng)三種模式的切換溫度及全年運(yùn)行時(shí)長，當(dāng)空調(diào)送/回風(fēng)溫度為25/38℃時(shí)，間接蒸發(fā)冷卻效率由65%提升至75%時(shí)，混合模式運(yùn)行時(shí)長減少6.61%，間接蒸發(fā)冷卻效率由75%提升至85%時(shí)，混合模式運(yùn)行時(shí)長減少4.15%。當(dāng)間接蒸發(fā)冷卻效率達(dá)到85%，空調(diào)送/回風(fēng)溫度為29/42℃時(shí)，混合模式運(yùn)行時(shí)長僅367h，占全年的4.19%，相比空調(diào)送/回風(fēng)溫度為25/38℃時(shí)減少10.11%。

表2 不同空調(diào)參數(shù)時(shí)的運(yùn)行模式全年時(shí)長Table 2 Annual duration of operation mode with different air conditioning parameters

3 機(jī)械補(bǔ)冷量的設(shè)置

間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的機(jī)械補(bǔ)冷裝置容量應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貥O端氣象條件進(jìn)行配置，根據(jù)北京市氣象參數(shù)，全年最高濕球溫度35.3℃，圖6為濕球溫度高于30℃時(shí)的時(shí)長分布，濕球溫度大于32℃的時(shí)間，全年僅17小時(shí)，占全年時(shí)長的0.19%；濕球溫度大于33℃的時(shí)間，全年僅6小時(shí)，占全年時(shí)長的0.07%。

圖6 北京市濕球溫度＞30℃時(shí)的時(shí)間分布Fig.6 Time distribution of Beijing wet bulb temperature＞30℃

間接蒸發(fā)冷卻效率不變的情況下，在一定的濕球溫度下，根據(jù)式（2）可計(jì)算出蒸發(fā)冷卻后的一次風(fēng)出口的干球溫度t’g2，t’g2高于空調(diào)送風(fēng)溫度tg2，需要機(jī)械壓縮制冷裝置對其降溫，使其由t’g2降至tg2，機(jī)械壓縮制冷補(bǔ)充的制冷量占總制冷量的百分比φ，可按下式計(jì)算。

式中：tg1為一次空氣入口干球溫度，℃；tg2為空調(diào)送風(fēng)溫度；t’g2為蒸發(fā)冷卻器出口（蒸發(fā)器入口）干球溫度，℃；ts1為二次空氣入口濕球溫度，℃；ηIEC為間接蒸發(fā)冷卻效率；φ為機(jī)械壓縮補(bǔ)冷與總制冷量百分比。

圖7為當(dāng)送回風(fēng)溫度為25/38℃時(shí)，對應(yīng)不同間接蒸發(fā)冷卻效率時(shí)需要機(jī)械壓縮補(bǔ)充的制冷量，當(dāng)冷卻效率為65%，室外濕球溫度為35℃時(shí)，需要機(jī)械壓縮制冷補(bǔ)充的冷量為85%；室外濕球溫度為32℃時(shí)，需要機(jī)械壓縮制冷補(bǔ)充的冷量為70%。機(jī)械補(bǔ)冷量隨冷卻效率的提高而降低，當(dāng)冷卻效率為85%，室外濕球溫度為35℃時(shí)，需要機(jī)械壓縮制冷補(bǔ)充的冷量為80.4%。

圖7 不同冷卻效率時(shí)需要的機(jī)械補(bǔ)冷量（25/38℃）Fig.7 Mechanical supplemental cooling capacity required for different cooling efficiencies(25/38℃)

圖8為當(dāng)送回風(fēng)溫度為29/42℃時(shí)，對應(yīng)不同間接蒸發(fā)冷卻效率時(shí)需要機(jī)械壓縮補(bǔ)充的制冷量，當(dāng)冷卻效率為65%，室外濕球溫度為35℃時(shí)，需要機(jī)械壓縮制冷補(bǔ)充的冷量為65%；室外濕球溫度為32℃時(shí)，需要機(jī)械壓縮制冷補(bǔ)充的冷量為53.9%。機(jī)械補(bǔ)冷量隨冷卻效率的提高而降低，當(dāng)冷卻效率為85%，室外濕球溫度為35℃時(shí)，需要機(jī)械壓縮制冷補(bǔ)充的冷量為54.2%。

圖8 不同冷卻效率時(shí)需要的機(jī)械補(bǔ)冷量（29/42℃）Fig.8 Mechanical supplemental cooling capacity required for different cooling efficiencies(29/42℃)

根據(jù)圖7和圖8分析，當(dāng)將空調(diào)送回風(fēng)溫度由38/25℃提高至42/29℃時(shí)，對應(yīng)的機(jī)械補(bǔ)冷量明顯降低，當(dāng)冷卻效率為65%，對應(yīng)室外濕球溫度為35℃時(shí)，機(jī)械補(bǔ)冷量由85%降至65%，因此，空調(diào)送回風(fēng)溫度設(shè)定的越高，對應(yīng)的機(jī)械補(bǔ)冷裝置制冷容量越小。

根據(jù)北京市氣象資料，濕球溫度達(dá)到35℃的全年時(shí)長僅6 小時(shí)，若按極端室外濕球溫度配置機(jī)械制冷系統(tǒng)，將存在較大的裕量，機(jī)械制冷系統(tǒng)將在低負(fù)荷下長期運(yùn)行，同時(shí)會增加配電容量及不間斷電源保障的容量。因此，機(jī)械制冷的配置容量應(yīng)結(jié)合IT 設(shè)備工作上限溫度，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。

4 運(yùn)行能效分析

間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)主要耗能部件為一、二次風(fēng)機(jī)、水泵以及壓縮制冷。根據(jù)間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)運(yùn)行模式的特點(diǎn)，單位時(shí)間的運(yùn)行能耗：干模式＜濕模式＜混合模式，其中混合模式需要機(jī)械壓縮制冷運(yùn)行，其運(yùn)行能耗明顯高于其它模式。

風(fēng)機(jī)作為間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)輸配能耗占比最大的部件，在干模式、濕模式以及混合模式下均需要工作運(yùn)行，風(fēng)機(jī)的消耗功率（N1）計(jì)算公式為：

式中：P為送風(fēng)機(jī)的全壓，kPa；η為送風(fēng)機(jī)的全壓效率；L為新風(fēng)量，m3/h；k為電機(jī)容量安全系數(shù)，取1.1。

水泵也是間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)輸配側(cè)的主要耗能部件之一，在干模式下水泵停止運(yùn)行，在濕模式以及混合模式下均需要工作運(yùn)行，水泵消耗功率（N2）計(jì)算公式為：

式中：Q為水泵的流量，m3/s；H為水泵的揚(yáng)程，m；η為水泵的效率；ρ為水的密度，取1000kg/m3，g為重力加速度，9.8N/kg。

壓縮制冷系統(tǒng)作為間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)的補(bǔ)冷裝置也是主要耗能部件，在干模式、濕模式下均停止運(yùn)行，僅在混合模式下工作運(yùn)行。機(jī)械制冷系統(tǒng)的消耗功率（N3）計(jì)算公式為：

式中，Φ為制冷量，kW；COP為壓縮制冷性能系數(shù)；

數(shù)據(jù)中心間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)總耗電量是上述耗電部件耗電量之和，空調(diào)系統(tǒng)總耗電量（W）為：

式中，Ni為各個(gè)耗電部件的實(shí)時(shí)功率，kW；Ti為各設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，h。

本文以式（4）～式（7）計(jì)算公式為基礎(chǔ)，氣象參數(shù)來自DeST能耗模擬軟件，利用excel表格建立計(jì)算模型，分析各工況運(yùn)行時(shí)長及對應(yīng)運(yùn)行能耗。以制冷量為260kW的間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)為例，計(jì)算出三種運(yùn)行模式的能耗。為驗(yàn)證模型，以某生產(chǎn)商生產(chǎn)的額定制冷量為260kW的蒸發(fā)冷卻空調(diào)設(shè)備標(biāo)定的電功率為基準(zhǔn)，在相同風(fēng)量、制冷量的工況下的模型計(jì)算及標(biāo)定電功率如表3所示，根據(jù)計(jì)算結(jié)果模型計(jì)算功率與設(shè)備標(biāo)定功率基本一致。

表3 模型計(jì)算與設(shè)備標(biāo)定功率對比Table 3 Comparison between model calculation and equipment calibration power

圖9為空調(diào)送回風(fēng)溫度為25/38℃時(shí)，對應(yīng)不同冷卻效率的運(yùn)行電耗，其中總電耗為干模式、濕模式、混合模式電耗之和。從四種冷卻效率時(shí)的電耗分布看，干模式運(yùn)行的全年能耗最高，主要原因是干模式運(yùn)行時(shí)長最長。隨著蒸發(fā)冷卻效率的提高，濕模式和混合模式運(yùn)行時(shí)長都逐漸縮短，運(yùn)行能耗也相應(yīng)降低，其中混合模式降低的更為明顯。從全年運(yùn)行總電耗分析，隨冷卻效率的提高，全年運(yùn)行電耗降低，冷卻效率由60%提高至65%，耗電量降低4.08%；由65%提高至75%，耗電量降低5.08%；由75%提高至85%，耗電量降低3.6%。說明冷卻效率高于65%后，通過提高冷卻效率節(jié)省電耗的效果越來越不明顯。

圖9 不同運(yùn)行模式的耗電量（25/38℃）Fig.9 Power consumption in different operating modes(25/38℃)

圖10為空調(diào)送回風(fēng)溫度為29/42℃時(shí)，對應(yīng)不同冷卻效率的運(yùn)行電耗。從四種冷卻效率對應(yīng)的電耗分布看，與圖9總體趨勢相同。從全年運(yùn)行總電耗分析，隨冷卻效率的提高，全年運(yùn)行電耗降低，冷卻效率由60%提高至65%，耗電量降低2.67%；由65%提高至75%，耗電量降低3.19%；由75%提高至85%，耗電量降低1.73%。說明冷卻效率高于60%后，通過提高冷卻效率節(jié)省電耗的效果不明顯。

圖10 不同運(yùn)行模式的耗電量（29/42℃）Fig.10 Power consumption in different operating modes(29/42℃)

表4為不同送風(fēng)溫度及冷卻效率下的耗電量，根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析提高空調(diào)的送風(fēng)溫度，能明顯降低電耗，當(dāng)冷卻效率為60%時(shí)，節(jié)電率10.06%，隨冷卻效率的提高節(jié)電率逐漸降低。

表4 不同送風(fēng)溫度時(shí)的耗電量Table 4 Power consumption at different supply air temperatures

5 經(jīng)濟(jì)性分析

為更準(zhǔn)確的對間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用、初投資進(jìn)行分析，本文以北京市某數(shù)據(jù)中心為例，該數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)冷負(fù)荷為9220kW，選用單臺制冷量為260kW的間接蒸發(fā)式冷卻空調(diào)?？照{(diào)送回風(fēng)溫度為25/38℃，間接蒸發(fā)冷卻效率65%，單臺空調(diào)技術(shù)參數(shù)如表5所示。

表5 蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)參數(shù)Table 5 Technical parameters of evaporative cooling air conditioner

在設(shè)定的送/回風(fēng)溫度條件下，一次風(fēng)量為定值，一次風(fēng)機(jī)為定頻運(yùn)行；二次風(fēng)機(jī)為變頻，運(yùn)行時(shí)通過改變二次空氣側(cè)風(fēng)量使一次空氣側(cè)空氣參數(shù)保持在規(guī)范要求的范圍內(nèi)。表6為主要用電設(shè)備的裝機(jī)容量。

表6 蒸發(fā)冷卻空調(diào)主要用電設(shè)備Table 6 Main electrical equipment of evaporative cooling air conditioner

本項(xiàng)目IT 設(shè)備100%滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，IT 設(shè)備總功耗7450kW，電力系統(tǒng)及其它損耗700kW，表7為間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)和傳統(tǒng)空調(diào)（制冷機(jī)組+冷卻塔系統(tǒng)）全年運(yùn)行總電耗的對比，間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)相比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)年節(jié)省電耗8070709kWh，節(jié)省電耗44%，間接蒸發(fā)冷卻式空調(diào)全年P(guān)UE 值為1.23。

表7 蒸發(fā)冷卻空調(diào)與傳統(tǒng)空調(diào)電耗對比Table 7 Comparison of power consumption between evaporative cooling air conditioners and traditional air conditioners

表8為采用間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)與傳統(tǒng)空調(diào)（制冷機(jī)組+冷卻塔系統(tǒng)）系統(tǒng)初投資及運(yùn)行費(fèi)用的對比，間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)較傳統(tǒng)空調(diào)初投資增加

表8 蒸發(fā)冷卻空調(diào)與傳統(tǒng)空調(diào)經(jīng)濟(jì)性分析表Table 8 Economic analysis table of evaporative cooling air conditioner and traditional air conditioner

1475.2 萬元，年節(jié)省電費(fèi)635.3 萬元，靜態(tài)投資回收期2.3年。

6 結(jié)語

本文以北京地區(qū)的氣象參數(shù)為基準(zhǔn)，通過建立計(jì)算模型，分析了不同送/回風(fēng)溫度、間接冷卻效率時(shí)的能耗情況，并對比分析了間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)與傳統(tǒng)空調(diào)的經(jīng)濟(jì)性。

（1）采用露點(diǎn)間接蒸發(fā)技術(shù)科有效提高間接蒸發(fā)冷卻效率，從而提高混合模式運(yùn)行的切換溫度，縮短機(jī)械制冷的全年運(yùn)行時(shí)間。

（2）通過提高空調(diào)送/回風(fēng)（一次風(fēng)）溫度，可明顯提高干工況、混合工況的切換溫度，從而延長干模式的運(yùn)行時(shí)長，縮短混合模式的運(yùn)行時(shí)間。因此，對數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目，在服務(wù)器可接受范圍內(nèi)，合理提高空調(diào)送回風(fēng)溫度，做好冷熱氣流隔離，可以有效降低空調(diào)系統(tǒng)能耗。

（3）當(dāng)空調(diào)送/回風(fēng)（一次風(fēng)）溫度為25/38℃時(shí)，蒸發(fā)冷卻效率達(dá)到65%后，再提高冷卻效率，節(jié)能效果逐漸降低；當(dāng)空調(diào)送/回風(fēng)（一次風(fēng)）溫度為29/42℃時(shí)，蒸發(fā)冷卻效率達(dá)到60%后，通過提高冷卻效率節(jié)省電耗的效果不明顯。因此，冷卻效率提高到一定程度后需進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定最佳冷卻效率。

（4）數(shù)據(jù)中心采用間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)與傳統(tǒng)空調(diào)（制冷機(jī)組+冷卻塔系統(tǒng)）相比，初投資增加約50%，但可節(jié)省電耗44%，每年節(jié)省電費(fèi)635.3萬元，靜態(tài)投資回收期約2.3年。