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NP12-38AH汤浅蓄电池UPS电源
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混合冷却
由于常规间接蒸发冷却设备尺寸已经非常庞大,往往较难以再增加空间来做气流旁路,因此直接机械制冷与混合冷却基本没有流道区别。从理论上来讲,在混合冷却之后应该还有机械制冷,将机房回风,室外新风均旁流过空空换热器,各自直接去蒸发器和冷凝器。以后碰到合适的需求场景,我们再论述这个问题。此次蒸发冷却技术简介,仅一掠带过。
因此这第三种运行模式则得以简化,非干冷自然冷却、非湿冷自然冷却,则启动混合冷却方式。在混合模式中是否喷水蒸发原则上与上节中湿冷、干冷同时达到要求时的选择一致。根据能耗进行择优选择。
由于数据中心终端客户的差异,受限于上下电机柜数量及其服务器CPU使用率等,其负载波动即使小也能在±20%～30%之间,如果大的话也可能在10%～100%之间。因此机械制冷往往配的是变频压缩机,EC风机,以提升运行能效,节约系统耗能。
(4)更节能的根本原因
有很多人觉得这还用说么?不就是间接蒸发么?其实真相并不是这样的。
①更节能vs蒸发数据中心典型水冷离心机+板换,也是利用了大量冷却塔进行蒸发,甚至其蒸发量远大于间接蒸发。因此更节能与蒸发无关;
②更节能vs间接如果这个间接是指蒸发与最终被冷却的室内空气间接接触,那么这个估计最容易理解,如果直接蒸发,回风湿度就升高了还需要除湿,得不偿失,但是这只是勉强维持蒸发的节能潜力,也不会比典型数据中心水冷离心+板换更节能。如果这个间接是指蒸发冷却的是室外空气温度而非水温,那么这涉及到水冷与风冷的问题,从典型应用来看,目前风冷的效能仍然无法与水冷相提并论。(风冷虽然比水冷少了一级换热，但是受限于边际成本及设计习惯约束的两器设计，以及风的体积比热远小于水的体积比热，不到万分之三，而其扬程往往接近水的千分之三，导致风的传输损耗往往十倍大于水，往往导致水冷的冷凝温度更低，制冷能效更高。蒸发侧也是同一道理);
③更节能vs就近制冷数据中心领域间接蒸发
比传统典型方案节能的真正原因其实是,间接蒸发通过扩大动力设施的占地面积,实现了就近分散制冷。分散制冷,导致压缩机变小,性能偏差,占地面积扩大,属于负面因子。就近制冷,减少了传输路由,降低损耗,属于正面因子。在地价低廉的地区,全年气候较低的地区,负面因子的效应都将大比例缩小。而正面因子主要受电力单价结构与间接蒸发数据中心新应用的边际成本影响。随着大型超大型数据中心远离核心一线超一线城市落地,以及有意跟随的厂家就近生产与深度定制,以及战略意图的让利,已经让更节能的平衡点在很多地区逐步偏向间接蒸发冷却;
④更节能vs更低的供冷需求实际上间接蒸发
的空调回风温度往往都在35℃以上,而常规典型设计依然有很多在30℃以下。送风温度越低,机械制冷的权重将加大,当大家都向同一典型标准设计时,间接蒸发冷却的更节能量将进一步下降,在部分地区甚至会达到持平甚至不如的地步。在同一个较高的供冷需求标准下,面对冷通道封闭,也即是面对非定制型典型IDC客户,间接蒸发冷却的更节能空间在很多城市都将归零。
3 数据中心间接蒸发冷却技术应用潜力分析
既然随着负荷密度上升,再冷的风也吹不凉滚烫的芯[2],那么作为可能的过渡性技术的间接蒸发技术是不是就没必要研究、应用和发展了?
显然也不是这样。一方面是负荷密度的提升并没有那么迅速和迫切,至少离非液冷不可的临界密度还有很长的一段路要走;另一方面全国乃至全球注定的国家、省市、地区之间的发展不均衡,导致即使液冷成为主流之后,间接蒸发冷却仍然会有很长一段的生存空间。
而低发达地区往往地处内陆,远离沿海,正好与间接蒸发所需求的气候条件较为适配。
(1)低TCO-正向
①一次投资-硬件配置间接蒸发的高效节能是有前提的,笔者曾经在2013年考察天津某机房采用的京都制冷的技术-转轮式间接蒸发冷却技术,一看其采用的定频活塞压缩机,就知道在国标工况下不可能比常规节能。从其配置也能看出,只能是在高供冷温度下,机械制冷仅占一个极小的比例下才能实现节能优于典型设计。
如今随着《数据中心设计规范GB50174-2017》[5]生效已有些年头,供冷温度在部分自用及定制型IDC中已得到大幅度提升,同时间接蒸发的供应链和生态链国内也逐步成熟,导致其硬件配置已经显著优于常规典型风冷精密空调系统。
间接蒸发冷却的核心硬件主要是用于室外循环与室内循环的EC风机、高效空空换热器(往往交叉流/混合流用的多,既不是恒流也不是逆流都可称为混合流,效率往往超过60%)、高效变频压缩机+高效蒸发器与高效冷凝器、低阻高效冷冻水换热盘管。
当然在地价足够低廉和电价及碳排等综合单
价足够高的条件下,硬件也都还有进一步高效的设计和选择空间。
②运营支出-气候条件与供冷温度极低气温下,水流速较低的区域或者冷塔溅水等易结冰,而间接蒸发此种工况下,一般可以干冷却运行。本文在技术简介中,我们定性给出了相比典型架构间接蒸发统一到同一高供冷需求的低供冷温度下时,更节能空间在很多城市趋于零的结论。在本节中,我们把供冷温度统一到一个较低的标准,也即接近规范上限。
节能计算示例:
数据中心典型间接蒸发工况为
回风T2:37℃;
送风T1:25℃;
方案A采用间接蒸发冷却技术:间接蒸发:To1-18℃,To2-19℃;
设计选用15+3台间接蒸发空调,为三个模块机房服务。
方案B采用典型变频水冷离心+板换+冷塔。