Free Cooling 在集裝箱數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

在我國大力提倡節(jié)能減排、建設(shè)綠色家園的今天、積極響應(yīng)"十二五"節(jié)能減排規(guī)劃，建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心已成為主要任務(wù)。

數(shù)據(jù)中心能耗指標(biāo)采用PUE來衡量，PUE指的是在一整年的連續(xù)時(shí)間里，綜合測(cè)量一個(gè)數(shù)據(jù)中心整體系統(tǒng)的輸入總電量與數(shù)據(jù)中心內(nèi)IT設(shè)備消耗的電量的比值。數(shù)據(jù)中心整體系統(tǒng)的輸入總電量，數(shù)據(jù)中心制冷在數(shù)據(jù)中心總能耗中占很大的比重。數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)節(jié)能已成為必然趨勢(shì)，其中Free Cooling（免費(fèi)制冷）技術(shù)以其成熟的理念以及在多項(xiàng)工程中的成功應(yīng)用，顯示出經(jīng)濟(jì)性，也引起了業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。ASHRAE 90.1-2010（美國暖通空調(diào)制冷工程師協(xié)會(huì)2010能效標(biāo)準(zhǔn)）也將數(shù)據(jù)中心免費(fèi)制冷寫入標(biāo)準(zhǔn)中，可以預(yù)見，免費(fèi)制冷將會(huì)被廣泛接受。

Free Cooling系統(tǒng)是一種在室外濕球溫度比較低時(shí)，通過相應(yīng)的技術(shù)手段將室外冷源引入建筑內(nèi)將熱量帶走，以達(dá)到降溫的目的。目前免費(fèi)制冷主要有兩種方式：空氣側(cè)和水側(cè)免費(fèi)制冷�？諝鈧�(cè)免費(fèi)制冷是指室外空氣直接通過濾網(wǎng)或者是間接通過換熱器將冷量帶入到建筑內(nèi)。水側(cè)免費(fèi)制冷是指一種像水或者乙二醇的制冷劑，直接通過冷卻塔循環(huán)帶走熱量，而不是通過制冷機(jī)或者壓縮機(jī)流循環(huán)來散熱。目前，水側(cè)免費(fèi)制冷已在大多數(shù)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中采用。

集裝箱式數(shù)據(jù)中心采用風(fēng)冷free-cooling系統(tǒng)可增加其系統(tǒng)可靠性、大量節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，并從世界能源發(fā)展戰(zhàn)略和低碳經(jīng)濟(jì)角度來看，也必將是得到全球推廣的節(jié)能技術(shù)。目前在全球范圍內(nèi)，F(xiàn)acebook、Google等數(shù)據(jù)中心都采用了free-cooling技術(shù)。

世紀(jì)互聯(lián)采用天津云立方科技有限公司的集裝箱式數(shù)據(jù)中心模塊產(chǎn)品，成功建設(shè)的北京酒仙橋B28集裝箱數(shù)據(jù)中心一期項(xiàng)目，由一臺(tái)高密度IT箱、一臺(tái)UPS電源動(dòng)力箱和一臺(tái)帶有Free Cooling功能的風(fēng)冷螺桿式冷水機(jī)組組成。

此風(fēng)冷式冷水機(jī)組帶有獨(dú)特的風(fēng)冷自然冷卻換熱器，其運(yùn)行優(yōu)先利用天然環(huán)境的低溫空氣冷卻循環(huán)冷凍水，可以實(shí)現(xiàn)無壓縮機(jī)運(yùn)行制冷，顯著節(jié)省壓縮機(jī)的能耗。其機(jī)組內(nèi)部原理圖如下所示。

風(fēng)冷式冷水機(jī)組內(nèi)部原理圖

在夏季，機(jī)組運(yùn)行在壓縮機(jī)循環(huán)制冷模式，和常規(guī)風(fēng)冷冷水機(jī)組相同，完全由壓縮機(jī)循環(huán)制冷。

春秋過渡季節(jié)和晚上，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到比冷凍水回水溫度低兩度或以上時(shí)，開啟Free Cooling自然冷卻預(yù)冷冷凍水，此部分為自然冷卻制冷，無壓縮機(jī)功耗。自然冷卻不夠的部分，再由壓縮制冷接力（有壓縮功耗部分）達(dá)到需求冷量。隨著室外環(huán)境溫度降低，自然冷卻部分占的比例越來越大，直至達(dá)到100%，完全自然冷卻制冷，無壓縮機(jī)功耗。

在冬季，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到比冷凍水回水溫度低10℃或以上時(shí)，自然冷卻達(dá)到100%，壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)完全停止運(yùn)行，機(jī)組無壓縮機(jī)功耗，僅有很少量的風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)功率。

Free Cooling 風(fēng)冷機(jī)組的應(yīng)用

Free Cooling風(fēng)冷冷水機(jī)組與傳統(tǒng)風(fēng)冷冷水機(jī)組相比，其優(yōu)勢(shì)主要在于：隨著環(huán)境溫度的降低，自然冷卻的比例越來越大，機(jī)組的功耗越來越低，直至完全自然冷卻，僅有少量風(fēng)扇功耗，從而大幅降低機(jī)組用電量。

世紀(jì)互聯(lián)酒仙橋B28集裝箱數(shù)據(jù)中心從2009年12月正式投入運(yùn)行至今，運(yùn)行狀況良好，節(jié)能效果顯著，年綜合PUE值低于1.5，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心減少50%以上。

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