数据中心空调系统节能技术白皮书(4)

2.混合模式

当室外温度低于某设定温度，或低于室内设定温度一定值时，进入混合制冷模式。 此模式下压缩机按照负荷需求调节制冷量输出，自然冷却盘管提供的冷水继续为机房空调提供冷源，用来冷却部分机房热负荷。混合模式在全年中所占比例较大，混合模式可以最大程度上减少压缩机运行的时间或减少压缩机制冷输出比例，从而达到节能的目的。 3. 自然冷却模式

此模式下冷水机组压缩机循环不工作。冷凝风机开启，根据需求调节转速，水泵持续运行，乙二醇水溶液在自然冷却盘管中释放热量，温度降低，为室内侧精密空调提供冷源。室内侧精密空调，则按照智能备机管理模式运行，根据机房负荷调节EC风机转速及冷液流量。

1.3.2.3风冷冷水机组间接自然冷却优势

间接自然冷却风冷冷水机组的应用，具备以下优势：

1.环境适用性更好：由于无新风制冷，间接自然冷却对室外空气的质量要求降低，适用范围更广；

2.节能效果显著：在北方地区，全年可以节约40%的制冷能耗，在南方地区每年也可节约7%以上的制冷能耗；

3.安装、设计更加灵活方便：风冷冷水机组可放在屋顶或地面均可，应用更加方便；

4.快速启动：相对于水冷冷水机组，风冷冷水机组启动更加快速。

1.3.2.4风冷冷水机组间接自然冷却应用区域 间接自然冷却适用于中国大部分区域。

间接自然冷却对室外空气要求降低，适合更复杂的安装环境。

以应用规模来讲，风冷冷水机组自然冷却系统适用于中大以及超大规模的数据机房。

1.3.3水冷冷水机组间接自然冷却解决方案 1.3.3.1 水冷冷水机组间接自然冷却原理

水冷冷水主机本身无法利用室外自然冷却节能，该系统的自然冷却主要通过系统集成来实现的：在冷却水与冷冻水之间增加换热器，在室外温度较低时，通过控制冷却水部分或全部流向新增换热器，直接利用低温冷却水冷却冷冻水，以减少压缩机的运转从而实现节能，在系统设计时需要注意冷却水低温防冻问题防止管路冻裂暴管。由于在系统级别上集成，设计方案及控制逻辑通常由设计单位设计，而设备由不同的厂家提供，控制程序由第三方提供，故需要充分考虑切换时的应急方案避免风险。其原理示意图如下图所示：

1.3.3.2水冷冷水机组间接自然冷却控制 该系统跟据室外温度和负载，由集中控制平台自动进行运行模式的切换，具体运转模式如下： 1. 冷水机组压缩机运行模式 当室外温度不满足系统自然冷却模式或混合模式运行条件时，制冷系统将启动冷水机组压缩机制冷运行，为数据中心提供冷源。按照负载需求，机组自动调节压缩机制冷量输出。 2.混合模式 当室外温度低于某设定温度，或低于室内设定温度一定值时，制冷系统将进入混合制冷模式。 此模式下压缩机按照负荷需求调节制冷量输出，自然冷却换热器提供的冷水继续为机房空调提供冷源，为机房提供部分冷量。混合模式在全年中所占比例较大，混合模式可以最大程度上减少压缩机运行的时间或减少压缩机制冷输出比例，从而达到节能的目的。 3. 自然冷却模式 此模式下冷水机组压缩机不工作。冷却塔运行，风机根据需求调节转速，水泵（冷冻水泵及冷却水泵）持续运行，冷冻水在自然冷却换热器与冷却水交换热量，冷冻水温度降低，为室内侧精密空调提供冷源。室内侧精密空调，则按照智能备机管理模式运行，根据机房负荷需求调节EC风机转速及冷液流量。 1.3.3.3水冷冷水机组间接自然冷却优势 水冷冷水机组间接自然冷却的应用，具备以下优势： 1.环境适用性更好：由于无新风制冷，间接自然冷却对室外空气的质量要求降低，适用范围更广； 2.节能效果显著：尤其是北方地区； 3.安装、设计更加灵活方便：冷却塔可放在屋顶或地面均可，应用更加方便； 1.3.3.4水冷冷水机组应用间接自然冷却区域 间接自然冷却适用于中国大部分区域。 间接自然冷却对室外空气要求降低，适合更复杂的安装环境。 以应用规模来讲，水冷冷水机组自然冷却系统适用于大规模及超大规模的数据机房。 1.3.4 中国一些城市可用于间接自然冷却的气候数据: 2.机房空调节能设计

随着技术的发展，节能技术不断在机房空调系统中应用，包括各动态部件的节能选型、机组结构设计、控制节能等。

2.1动态部件

风冷及水冷室内机组制冷系统主要由压缩机、膨胀阀、蒸发盘管及室内风机。为了实现机组节能运转，机组内各部件均件经过不同阶段的发展历程。

2.1.1压缩机

压缩机型式从最早的活塞式、转子式、目前已经发展到高效涡旋式。机组容量的卸载方式由最初的启停控制、吸排旁通数码涡旋、交流变频无极调节至目前的高效直流无刷电机，将部分负载时的机组的COP值大大提升，目前高效EC涡旋式压缩机的部分负荷的COP值可高达6.2。

对于机房空调专用风冷冷水机组，其压缩机多采用涡旋压缩机或螺杆式压缩机。采用涡旋压缩机的机组，可含多个压缩系统，一个压缩机构建一个系统或多个压缩机并联组成一个系统。制冷系统根据制冷需求，可阶梯式输出制冷量。对于采用螺杆压缩机的机组，可调节压缩机转速，无级调整制冷输出。

压缩机类型对比：

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