数据中心空调系统节能技术分析

数据中心空调系统节能技术分析
发布时间：2022-01-06T01:27:18.525Z 来源：《中国科技人才》2021年第23期作者：王超[导读] 本文简单介绍了数据中心在空调系统节能方面的应用现状，并对其进行了分析，希望对于行业发展能够有所帮助。

恒华数字科技集团有限公司山东省青岛市 266000摘要：近年来，信息化已经成为发展的潮流趋势，各行各业的发展越来越趋于信息化，信息量也随之呈爆炸式激增，无论是运营商、互联网企业，或者是金融、政府、制造业都在规划建立自己的数据中心，以使其能够更好地服务于行业发展。

基于此，本文简单介绍了数
据中心在空调系统节能方面的应用现状，并对其进行了分析，希望对于行业发展能够有所帮助。

关键词：数据中心，空调系统，节能技术
数据中心市场的蓬勃发展有利有弊，在享受其便利的同时也不能忽略了数据中心市场发展所带来的问题。

根据相关调查显示，在由数据中心市场发展所引起的能源消耗中，暖通空调的能耗率达到了40%左右，其占比之大不得不引起人们的重视。

所以，适当降低暖通空调的运行能耗至关重要。

因此，本文对于常见空调系统的节能技术以及节能潜力进行了简要分析，希望能够对于借助数据中心进行暖通空调设计有所帮助。

1. 数据中心空调系统的特点 1.1送风参数相较更加稳定，供冷的时间更加长久
与其他空调系统相比，数据机房的负荷主要来自于IT设备的发热量，因此，即使是在寒冷的冬天，IT设备仍在运行，机房内依旧需要进行制冷操作，所以空调设备就需要具有长时间供冷功能。

此外，其他负荷与IT设备的发热量相比不值一提，整个设备一整年的冷负荷基本没有太大变化，所以与其他系统相比，数据中心空调系统的送风参数是比较稳定的。

1.2显热比较大，而潜热比较小
一般情况下，数据机房是不需要人一直看守的，所以室内基本没有散湿源。

而对于空调来说，它的主要作用就是控制室内显热，为了达到机房室内的湿度要求，空调系统要尽可能地送风量大，送风温差小。

2. 数据中心空调系统的单元组成
制冷系统、散热系统以及降温辅助系统都是数据中心空调系统的主要组成的单元，其中，能源的消耗主要集中在制冷和散热两个系统。

影响制冷系统能源消耗量的主要因素有负载率、机房环境温湿度等，在制冷系统中，因为制冷剂，所以会形成不同形态的低压和高压，然后借助这些高低压使热量从数据中心逆流到室外。

机房内部的气流组织是影响散热系统能源消耗的主要原因，借助空气或水风机能够将热量从数据中心排出。

降温辅助系统能够增加换热效率，借助冷却塔等将水蒸发然后出到室外，利用这种方式，是数据中心的热量更快地散发出去。

3. 数据中心空调系统节能技术应用 3.1自然冷却节能技术
一般的制冷系统，即使室外温度低于循环冷冻水温也需要照常运行，这样的话就会造成大量的能源消耗，经济成本就会比较高。

但是如果使用自然冷却技术的话，就可以借助大自然的温度，在冬季以及过渡季节，大自然的免费冷源就会被利用起来，进而无压缩机运行制冷就能够实现，压缩机的电耗就会得到很大程度的节省了。

（1）水侧自然冷却节能技术
这种自然冷却节能技术，就是在冷水和冷却系统中串联一个板式换热器，与此同时，冷水的供回水温度还需要提高至12/18℃。

然后，当供回水温度高于16℃时，冷水机组就会为数据中心提供全部的冷负荷；而当温度介于10℃与16℃之间时，免费的冷源就可以被系统利用了，这时冷负荷是由免费冷源和冷水机共同承担的；一旦温度低于10℃，那么就可以完全利用免费冷源供冷了，冷水机组将停止工作。

通过这种自然冷却技术，压缩机的工作时间以及工作强度就会在冬季以及过渡季大大降低，进而能够有效地降低能源消耗。

根据相关调查表明，利用水侧自然冷却技术可以节约能源30%左右，这对于整个数据中心空调系统来说都是一个很大的进步，对于减少能源的消耗工作做出了很大的贡献。

（2）风侧自然冷却节能技术
通俗来说，风侧自然冷却节能技术就是自然风与回风的有效混合，然后再进行过滤、加湿，借助AHU风扇输送到蒸发盘管中进行冷却，最后再重新回到机房之中，完成降低机房温度的使命。

在寒冷地带这种风侧自然冷却节能技术应用的比较多，根据地势地貌分析，上海一年有61%的时间都可以使用这种方式进行自然冷却，这样的话每年就可以减少很多的能源消耗，无论是就资源保护还是环境保护而言，都是有利无害的。

所以，在寒冷地带，这种风侧自然冷却技术应该大力推广起来，在越来越多的数据中心应用起来，那么对于降低能源消耗将是一大幸事。

3.2气流组织优化节能技术
在进行数据中心空调系统节能设计时很重要的一步是优化机房内的气流组织。

在进行机房内的气流组织的优化设计时，要注意与数据中心的机房环境相结合，不可脱离了外部环境而进行设计，同时，也要慎重考虑冷却系统的排风方式。

一个合适有效的排风方式对于数据中心环境内的气体流通会有很好的促进作用，同时也能够加快散热的进程，所以，在进行数据中心空调系统节能设计时选择合适的排风方式非常重要。

上送风对于机房机柜的上方散热很有作用，而下送风则是将架空层的空调冷风送到机房内部进行散热，这两种散热方式的效果都比较理想，在选择时要根据机房的环境选择最合适的送风方式。

而与之相比更加节能的送风方式则是回送冷风的送风方式，这种送风方式通过结合数据中心的实际施工情况，以开放式或者管道式或者是相互融合的方案设计进行送风操作，其达到的节能效果将会更加理想。

3.3 中央空调系统变频节能技术
一般情况下，大型数据中心空调系统大部分时间都不是在全负荷状态下运行的，基于这种情况，选择中央空调系统变频技术将会是比较好的选择。

根据数据中心机房室内外的温度差异变频技术可以进行转速的调节，进而实现泵和风机的性能曲线的改变，而且，在进行这些调整操作的同时也不会影响到管路系统的阻力特性，整个系统并不会因变频技术的调整而失去其高效运行的性能。

所以，在大型数据中心应用中央空调系统变频节能技术也是很不错的一个选择。

3.4 蓄冷空调节能技术
水、冰等都有很好的蓄冷性能，在空调系统中，对这些物质的蓄冷特性加以利用，然后再借助夜间电网空谷段多余的电力，制冷机就可以进行正常工作，最后水、冰以及一些其他的具有蓄冷特性的物质就可以发挥作用了，制冷机利用多余电力所产生的冷量以显热或者潜热的形式被存储在这些蓄冷物质中，以便次日使用，通过这种方式，能够有效地改善日益尖锐的电量供需矛盾，使能源消耗量得到有效缓解。

3.5 热回收节能技术
常见不间断的冷源是大型数据中心所需要的，而与数据中心相配套的周边办公、宿舍等则刚好相反，在冬季需要有大量的热量供应。

因此，在通常的设计中，冷量由冷水机组制冷供应，热量由锅炉等供应，由此以来，能源遭到了大量消耗。

但是，如果是在系统中设置一个水源热泵机组就不一样了，利用这些回收的热水就可以实现办公楼的冬季供暖了，这样不仅减少了冷水机组运行过程中的热量排放，而且还能够减少用电量、燃油等的使用，对于降低碳排放量百利而无一害，是一个很不错的节能方案。

4. 结语
能源对我们来说非常宝贵，切不可随意消耗，所以，对于一些造成能源浪费的行为我们也要及时制止，想办法改进。

信息化时代的到来，能源浪费的现象变得更加常见。

本文对于数据中心空调系统能耗较高这一问题展开研究分析，并从自然冷却技术、优化气流组织等方面下手，提出相应的节能技术措施，希望能够促进行业发展，减少能源消耗。

参考文献
[1]申沛.数据中心空调系统节能技术分析.上海节能，2015(10):555-557．
[2]牛琳.浅谈数据中心空调系统节能技术.工程技术,2016(1):166.
[3]夏佰林.数据中心空调系统节能技术分析.绿色建筑,2018(5):47-49.
[4]马伊鑫.大型数据中心空调制冷系统的节能技术分析.西部皮革,2019(1):69.。