為了保證通信設(shè)備全年不間斷高負(fù)荷的穩(wěn)定運(yùn)行，要求機(jī)房空調(diào)全年可靠運(yùn)行。據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計(jì)，2011年到2013年上半年全國共規(guī)劃建設(shè)數(shù)據(jù)中心255個(gè)，已投入使用173個(gè)，總用地約713。2×106m2，總機(jī)房面積約4×106m2。大型數(shù)據(jù)中心的建立，對(duì)電力供應(yīng)產(chǎn)生了巨大的影響，已經(jīng)成為一個(gè)高能耗的產(chǎn)業(yè)。目前，中國電信發(fā)布了中國電信節(jié)能技術(shù)與應(yīng)用藍(lán)皮書，中國移動(dòng)啟動(dòng)了以節(jié)能減排為核心的綠色行動(dòng)計(jì)劃，簽署了節(jié)能自愿協(xié)議，中國聯(lián)通也發(fā)布了節(jié)能減排指導(dǎo)意見。三家電信運(yùn)營企業(yè)都從加強(qiáng)技術(shù)改造入手，對(duì)現(xiàn)有老舊設(shè)備進(jìn)行更新改造，眾多的設(shè)備廠商和科研機(jī)構(gòu)與電信企業(yè)聯(lián)手，共同研發(fā)節(jié)能環(huán)保通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電信行業(yè)大幅度降低設(shè)備能耗的目的。傳統(tǒng)的機(jī)房是將機(jī)房內(nèi)空氣冷卻，然后通過高架地板下送風(fēng)至機(jī)房內(nèi)，其能量損耗巨大，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足機(jī)房的節(jié)能要求，利用自然冷源代替人工冷源降低空調(diào)機(jī)房能耗已成為一種有效的手段。蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)符合數(shù)據(jù)機(jī)房的空調(diào)特點(diǎn)，即大風(fēng)量、小焓差的特點(diǎn)。蒸發(fā)式冷氣機(jī)已用于通信行業(yè)實(shí)際工程的節(jié)能改造，該系統(tǒng)也稱為“新風(fēng)水簾過濾節(jié)能系統(tǒng)”，取得了巨大的節(jié)能效益。因此，充分利用可再生能源，給數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)一套綠色、節(jié)能環(huán)保的的空調(diào)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排具有重要的作用。

1 蒸發(fā)式冷氣機(jī)原理及特點(diǎn)

1.1 工作原理

機(jī)房用蒸發(fā)式冷氣機(jī)是基于直接蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)的一種，是空氣與水接觸，水蒸發(fā)吸收空氣中的熱量的原理。蒸發(fā)式冷氣機(jī)中的核心元件是填料(濕簾)，水泵從蒸發(fā)式冷氣機(jī)的蓄水池中將水送至位于填料頂部的布水器，布水器均勻地將水噴淋到填料上，空氣與水在填料中充分接觸，最終多余的水又回到位于填料底部的蓄水池中。如此循環(huán)，填料的吸水性、抗菌性、降溫性、除塵性等都對(duì)直接蒸發(fā)冷卻的效率起到重要的作用。

1.2 蒸發(fā)式冷氣機(jī)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

數(shù)據(jù)中心機(jī)房采用的蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)是一套完整的數(shù)據(jù)機(jī)房制冷解決方案，系統(tǒng)中包括蒸發(fā)式冷氣機(jī)、排風(fēng)機(jī)和與原有精密空調(diào)聯(lián)動(dòng)的控制單元。其中，蒸發(fā)式冷氣機(jī)為系統(tǒng)提供冷源; 排風(fēng)機(jī)排出機(jī)房內(nèi)的熱空氣; 聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)控制機(jī)房內(nèi)的溫濕度使其穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，保證服務(wù)器的正常運(yùn)行。當(dāng)數(shù)據(jù)中心設(shè)定的空氣參數(shù)值符合冷氣機(jī)運(yùn)行條件時(shí)，根據(jù)冷氣機(jī)安裝的溫濕度控制器探測(cè)到的運(yùn)行狀態(tài)，啟動(dòng)冷氣機(jī)與排風(fēng)機(jī); 當(dāng)冷氣機(jī)的溫濕度控制器探測(cè)到冷氣機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)不能滿足數(shù)據(jù)中心設(shè)定的空氣狀態(tài)值時(shí)，由聯(lián)動(dòng)控制啟動(dòng)數(shù)據(jù)中心的精密空調(diào)，并關(guān)閉冷氣機(jī)與排風(fēng)機(jī)，其智能聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)圖如圖 1所示。

圖 1 蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷智能聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)圖

1.3 數(shù)據(jù)中心的蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)

1.3.1 送風(fēng)量大，送風(fēng)溫差小

蒸發(fā)冷卻空調(diào)的降溫幅度與設(shè)備的蒸發(fā)效率和當(dāng)?shù)厥彝饪諝飧汕驕囟扰c濕球溫度差密切相關(guān).蒸發(fā)式冷氣機(jī)的效率一般為85%，所以室外空氣的干濕球溫差越大，降溫幅度就越大.蒸發(fā)式冷氣機(jī)的降溫效果受氣候的影響較大。由于蒸發(fā)冷卻空調(diào)降溫幅度的限制，使得送風(fēng)量較傳統(tǒng)空調(diào)大.與機(jī)械制冷相比，當(dāng)制冷量相同時(shí)，送風(fēng)溫差小，送風(fēng)量大。

1.3.2 冷卻、加濕及濕式過濾功能

蒸發(fā)式冷氣機(jī)的制冷量為顯熱冷卻，通過冷空氣吸收機(jī)房的顯熱量來降溫，實(shí)現(xiàn)其對(duì)機(jī)房的冷卻.蒸發(fā)式冷氣機(jī)不間斷的由水泵抽取循環(huán)水噴淋，在填料表面形成均勻的水膜，水蒸氣在空氣和水膜表面的飽和空氣層之間水蒸氣分壓力差的作用下進(jìn)入空氣，空氣的濕度增加。水被循環(huán)水泵從集水盤中抽出，經(jīng)布水器均勻滴淋到填料上，淋水在填料上形成水膜，帶有灰塵的空氣通過填料時(shí)，較大的顆粒直接撞擊到填料上被捕獲，較小的顆粒通過空氣與液膜表面的接觸被液膜捕獲，淋水落回集水盤，集水盤中的液體定期排泄更換以確保清潔。

2 改造的實(shí)例分析及關(guān)鍵問題

2.1 實(shí)例分析

2.1.1 數(shù)據(jù)中心概況

黑龍江綏化某數(shù)據(jù)機(jī)房原有空調(diào)系統(tǒng)為全空氣系統(tǒng)， 配有兩臺(tái)精密空調(diào)、兩臺(tái)加濕器如圖 2，圖 3所示。采用高架地板， 下送上回的氣流組織形式。根據(jù)電子信息機(jī)房室內(nèi)環(huán)境的要求， 以及企業(yè)對(duì)節(jié)能減排所提出的要求， 對(duì)該項(xiàng)目的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能改造.改造后該機(jī)房采用蒸發(fā)冷卻與機(jī)械制冷聯(lián)動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)， 選用了4臺(tái)18000 m3/h風(fēng)量的蒸發(fā)式冷氣機(jī)和4臺(tái)軸流式排風(fēng)機(jī)如圖 4，圖 5所示。

圖 2 改造前該數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng)

圖 3 改造后該數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng)

圖 4 改造后該數(shù)據(jù)中心的排風(fēng)系統(tǒng)

圖 5 改造后該數(shù)據(jù)中心的軸流式排風(fēng)機(jī)

2.1.2 實(shí)際節(jié)能效果

改造后該數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行可根據(jù)室外溫度的變化靈活調(diào)整運(yùn)行模式.在夏季， 炎熱高溫時(shí)， 開啟精密空調(diào)為機(jī)房供冷， 并利用部分回風(fēng)， 達(dá)到節(jié)能的目的; 在冬季， 室外空氣溫度較低時(shí)， 可以關(guān)閉機(jī)械制冷， 單獨(dú)運(yùn)行蒸發(fā)式冷氣機(jī)， 并可以根據(jù)室外氣象條件， 靈活調(diào)整新風(fēng)比例; 過渡季節(jié)， 室外空氣溫度低于機(jī)房內(nèi)溫度， 可以采用直流式全新風(fēng)的運(yùn)行模式。為了解蒸發(fā)式冷氣機(jī)在數(shù)據(jù)中心的使用情況， 本文對(duì)測(cè)試日白天蒸發(fā)式冷氣機(jī)運(yùn)行期間(13:00~14:00) 的室外空氣干球溫度， 蒸發(fā)式冷氣機(jī)的出風(fēng)溫度以及機(jī)房內(nèi)的溫度和濕度測(cè)試如圖 6，7所示。在測(cè)試期間， 機(jī)房內(nèi)的溫度基本保持在27 ℃， 相對(duì)濕度基本保持在50%， 符合數(shù)據(jù)中心對(duì)溫濕度的要求。

圖 6 機(jī)柜進(jìn)風(fēng)口測(cè)點(diǎn)布置圖

圖 7 送風(fēng)口測(cè)點(diǎn)布置圖

通過對(duì)蒸發(fā)式冷氣機(jī)在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用情況的實(shí)際測(cè)試， 驗(yàn)證蒸發(fā)式冷氣機(jī)應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的實(shí)際降溫效果， 并現(xiàn)場(chǎng)詢問負(fù)責(zé)人， 證明蒸發(fā)式冷氣機(jī)用于數(shù)據(jù)中心的降溫效果和節(jié)能性。由于東北屬于嚴(yán)寒地區(qū)， 年平均氣溫較低， 自然冷源豐富， 蒸發(fā)式冷氣機(jī)基本可以滿足數(shù)據(jù)中心的制冷要求， 全年開啟精密空調(diào)的時(shí)間不足一個(gè)月， 其節(jié)能率在60%~80%。

2.2 關(guān)鍵問題

2.2.1 是否結(jié)露

通信基站對(duì)環(huán)境的要求為18~28 ℃，溫度變化率＜10 ℃，不得結(jié)露[10-11]。冬季室內(nèi)設(shè)定的溫度依據(jù)室外溫度的變化而變化，室外溫度較低則室內(nèi)溫度設(shè)置低些。如果在冬季將室外冷風(fēng)不經(jīng)過處理直接引入高溫高濕的機(jī)房就有可能結(jié)露。

2.2.2 排風(fēng)設(shè)置

蒸發(fā)式冷氣機(jī)實(shí)現(xiàn)的是等焓過程，經(jīng)蒸發(fā)式冷氣機(jī)處理后的空氣溫度下降，濕度增加，如果機(jī)房內(nèi)的排風(fēng)不夠，必然導(dǎo)致室內(nèi)的濕度變大。冷氣機(jī)在使用時(shí)要保證有足夠的排風(fēng)量，采用機(jī)械排風(fēng)，設(shè)計(jì)的排風(fēng)量不應(yīng)小于送風(fēng)量的85%，冷氣機(jī)工作時(shí)，有進(jìn)風(fēng)必須有排風(fēng)，如果排風(fēng)不暢，則形成過高的室內(nèi)正壓，影響冷氣機(jī)的使用效果，一進(jìn)一排，房間的濕量可保持在恒定范圍。為了保證機(jī)房專用空調(diào)在夏季運(yùn)行時(shí)的密封性，需要給排風(fēng)機(jī)安裝風(fēng)閥，保持房間的密封性。

2.2.3 局部熱點(diǎn)

現(xiàn)在應(yīng)用數(shù)據(jù)中心的蒸發(fā)式冷氣機(jī)多采用上送風(fēng)的方式，冷卻過程為先冷卻機(jī)房的環(huán)境溫度，依靠降低的環(huán)境溫度冷卻設(shè)備。對(duì)局部發(fā)熱量較大的設(shè)備，建議連接風(fēng)管設(shè)置崗位送風(fēng)，冷空氣先冷卻通信設(shè)備后冷卻環(huán)境，避免產(chǎn)生局部熱點(diǎn)[14]。

2.2.4 潔凈度

塵埃對(duì)通信設(shè)備有極大的危害，電子器件上的灰塵會(huì)引起絕緣不良。在機(jī)房相對(duì)濕度偏低時(shí)，電子器件上的灰塵容易造成靜電吸附。在冬季，如果直接將室外的冷空氣送入機(jī)房內(nèi)，則必須對(duì)空氣進(jìn)行過濾，若使用的是袋式過濾器，則必須定期進(jìn)行更換，以保證機(jī)房內(nèi)空氣的潔凈度，避免不安全隱患。

3結(jié)論

(1) 通過對(duì)東北某數(shù)據(jù)中心采用蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造分析發(fā)現(xiàn)，采用蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心排風(fēng)系統(tǒng)和新風(fēng)過濾系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心不間斷安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

(2) 蒸發(fā)式冷氣機(jī)在東北地區(qū)數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用是可行的，為今后嚴(yán)寒地區(qū)數(shù)據(jù)中心采用蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)提供借鑒。

來源：機(jī)房空調(diào) http://mygoldentreasures.com/

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