数据中心(IDC机房)冷源设备之高温冷机

数据中心（IDC机房）冷源设备之高温冷水机组

合理、有效、最大化利用室外天然自然冷源，降低空调系统的能耗、提高空调系统全年运行效率是空调系统设计建设的基本原则。在满足服务器设备正常安全运行需要的空气温度、湿度、洁净度的条件下，空调系统的冷却热交换环节少、各环节换热效率高、换热距离短，快速地把服务器散热带出机房，是数据中心选择空调冷却系统形式、提高冷却效率的关键，也是今后数据中心冷却系统发展的方向。

1、冷源设备的性能评价方法

当前数据中心用冷源设备（主要冷水机组）的性能评价方法，主要采用传统民用建筑负荷需求和分布规律的额定工况性能(COP )或部分负荷性能系数IPLV) , 计算方法如下式。

IPLV = 2.3% X A +41.5% X B+46.1% X C+10. 1% X D

其中，A、B、C、D分别为冷水机组在100%、75%、50%和25%负荷率下的COP。对于风冷型冷水机组，上述四个负荷率对应的室外干球温度分别为30℃、26℃、23℃和19℃；各工况下，冷水出水温度均为7℃。各负荷率的权重系数是通过调查我国4个典型气候区域（严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区和夏热冬暖地区）19个城市典型建筑空调运行情况，通过温频法综合分析得出的。

对于数据中心而言，其负荷特征与传统民用建筑有肴明显的区别，主要体现在：

（1）数据中心冷负荷大、湿负荷小。传统民用建筑为了保证冷冻除湿的

效果，一般需要冷源设备提供7℃左右的冷水。而数据中心的冷源设备不需要考虑除湿，可以采用更高温度的冷水（如16°C) 处理冷负荷，以提高冷源设备的能效，降低整个制冷系统的能耗。

（2）数据中心内部设备负荷大且比较稳定，而通过围护结构引起的冷负荷占数据中心总负荷的比重很小，即数据中的冷负荷并不随外界温度变化产生较大的波动。因此，数据中心用冷源设备的全年性能评价也应以恒定制冷量为主，采用基于100% 、75 %、50% 、25% 等负荷率下的IPLV，不能充分反映数据中心用冷源设备的性能以促进冷源设备的技术和能效提升。

（3）数据中心需全年制冷运行，冷源设备的室外工作环境温度跨度大。IPLV评价体系中，采用室外干球温度分别为35°C 、31.5 ℃、28°C 和24.5℃，或冷却水进水温度分别为30°C 、26°C、23℃和19℃的温度区间远小于数据中心用冷源设备的实际工作温度区间。

2、离心式高温冷水机组

常规舒适性空调冷冻水出水温度一般在7℃左右，此时既可以提供冷量，也可以对室内空气进行除湿，而数据中心机房空调负荷几乎全部为显热负荷，可以提高冷冻水出水温度，减少不必要的除湿，冷水机组冷冻水出水温度越高，机组性能越高，越节能。

虽然直接采用常规离心式冷水机组提升出水温度设置也可满足要求，但对离心机来说，冷水出水温度为7℃时，压比为2.6左右，冷水出水温度提高至16℃时，压比减小到2.0左右，如下表所示。

常规离心机一般按照7℃出水，压比为2.6设计；当压缩机运行在高冷水出水温况时，压缩机工作点偏离设计点，导致常规压缩机绝热效率下降。在冷水16℃出水、冷却水23℃进水工况下，压缩机绝热效率由0.6降为0.8，实际COP 可达到8.67。为了实现较高的IPLV值，传统的冷水机组的压缩机最高效率点一般设计在50%负荷和75%负荷之间，而额定工作点（100%负荷）压缩机效率偏低。

因此，针对以上问题，以压比2.0为设计工况，对压缩机气动部件进行优化设计，专门为小压比的高温工况设计独特叶轮，串联叶片回流器，改善制冷剂的流道，减少衰减，保证效率，更适用于数据中心空调系统的高温工况。