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英维克-誉成云创模块化间接蒸发冷却数据中心实验室

2016.11.09

中国数据中心工作组(CDCC)专家在今年8月下旬考察了美国的多个数据中心,并在《CDCC美国探营系列|美国6个典型数据中心制冷系统考察纪要》中,介绍了位于Quincy的Sabey数据中心,采用了模块化间接蒸发冷却方案,全年平均PUE为1.16,最高PUE为1.2。

位于美国Quinry的Sabey数据中心,应用模块化间接蒸发自然冷却方案

 

低PUE的间接蒸发冷却方案引起了很多读者的兴趣,并向CDCC咨询相关的方案在国内的应用情况。日前,中国数据中心工作组专家考察了位于宁夏中卫誉成云创-360数据中心,及英维克-誉成云创模块化间接蒸发冷却数据中心实验室。

誉成云创-360数据中心自然冷却及高效制冷方案中,已经采用了间接蒸发冷却方案,该方案与数据中心整体建筑结构结合,节能效果显著。


在誉成云创数据中心园区内,英维克公司与誉成云创联合承建了模块化间接自然冷却数据中心实验室。实验室采用模块化结构,快速安装运输,实验室的搭建在地基完成后,整个吊装固定仅仅用了3个小时,大大减少了工程实施难度和时间。实验室作为测试实验平台,未来可为新型的制冷方案提供丰富的数据,并提供升级改进的平台。

英维克-誉成云创模块化间接蒸发冷却数据中心实验室

 


如上图:英维克-誉成云创间接蒸发冷却数据中心实验室,该实验室包括两部分,左边部分是负载侧,模拟运行数据中心服务器负载,右边即模块化间接蒸发冷却单元。


此实验室建成以来,已经有多位数据中心基础设施专家前来考察,并进行实际运行测试。


间接蒸发冷却技术利用了蒸发冷却原理和高效换热芯体,可大幅提高制冷系统的能效。原理介绍如下:

那么,什么是蒸发冷却?

水在空气中会逐渐蒸发为水蒸汽,水在蒸发过程中,会吸收空气中的热量,使得空气的温度下降。水在任何温度下均可进行蒸发,并吸收空气中的热量,使空气的温度下降。利用此原理的冷却系统就是蒸发冷却系统。空气越干燥,水与空气的接触面积越大,空气流速越快,蒸发冷却的效果就越好。

高效换热芯体

换热芯体是数据中心内外空气热交换的核心部件。数据中心内经过服务器的热空气和室外侧冷空气在换热芯体里进行热交换,机房内热空气经过冷却送回数据中心,外侧冷空气换热升温后排放到空气中。这种自然冷却方式仅仅经过一级换热,减少了利用自然冷却中的损耗。


详细的间接蒸发冷却方案可以参考中国数据中心工作组主编的《数据中心空调系统节能技术白皮书》。

间接蒸发冷却系统以自然冷却为主,机械制冷作为补充,系统原理见下图。冷却系统具有三种运行模式,干工况运行模式,湿工况运行模式和混合工况运行模式。

在寒冷天气,依靠室内外空气在换热芯体换热就可以提供足够的冷量,冷却数据中心。此时运行在干工况。

间接蒸发冷却的干工况模式原理图


在凉爽的天气,室内外温差不足以提供足够的自然冷却冷量,此时就是蒸发冷却大显身手的时候,通过水在空气中蒸发降温,使冷却系统提供足够冷量。此时制冷系统采用蒸发冷却+高效换热的运行模式,称为湿工况。

间接蒸发冷却的湿工况模式原理图


在炎热天气,自然冷却无法满足制冷需求,开启压缩制冷系统补充不足的部分。此时采用蒸发冷却+高效换热+压缩制冷的运行模式,称为混合工况。

间接蒸发冷却的混合工况模式原理图

 

在中卫地区,全年适合间接蒸发自然冷却的总时长超过7000小时,在压缩机启动制冷的1000多小时内,也仅根据需求补充制冷。在探营当天,当地干球温度0~15℃,相对湿度30~60%, 部分负荷状态下,间接蒸发冷却系统的最低CLF低至0.04。


从目前测试数据分析,该实验室的空调系统能耗比传统空调系统低60%以上,可以验证间接蒸发冷却具有非常高的应用价值。


对比传统的冷冻水冷却系统,模块化间接蒸发冷却实验室方案不仅仅能效上具有优势,还有两个非常重要的特点,一是与冷冻水系统(全年冷却塔不间断运行)比较,耗水量少,原因是湿工况运行时间较短,并可运行节水模式,这对缺水严重的大部分北方地区非常重要,并可同时也降低水费;二是模块化设计大幅度降低了安装和调试时间,减少工程量,因为空调系统在工厂内即进行严格的调测及验收,所以可以避免工程问题对空调系统质量的影响。


间接蒸发冷却技术作为新兴的高效冷却方案,已经在欧美的数据中心得到广泛应用,现在,该方案已经在国内落地开花,相信间接蒸发冷却技术在中国数据中心的应用会越来越多。 

 

本文转自中国数据中心工作组 ChinaDCC微信公众号


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