直接蒸发冷却新风空调系统在青海电信数据机房的运行测试分析

直接蒸发冷却新风空调系统在青海电信 数据机房的运行测试分析

陈鹏

中国电信西宁分公司 青海省 西宁市 810000

摘要：由于通信机房设备全年运行，设备一直处于发热状态。这就需要机房空调系统全年24小时不间断运行，但传统空调系统为机械制冷，存在着耗电量高、夏季宕机等问题。在“双碳”背景下，针对数据机房要实现节能减排、降低能耗、提高经济效益，故对现存机房采用直接蒸发冷却新风空调系统，最大程度利用室外自然冷资源，实现该机房全年自然冷却。本次研究的目的在于对旧机房空调系统改造的经济性分析。本文介绍该机房的系统原理、分析系统在不同工况下的运行模式、统计分析机房空调机组的实测数据和讨论

直接蒸发冷却新风空调系统的节能性。

关键词：空调系统；数据机房；运行；测试分析

引言：

该空调系统以青海省西宁市电信公司康乐机房为研究对象，利用西宁地区日照久、冬季长、夏季凉爽、年气温差小、降水量少等特点。分析西宁全年各级干球温度频数和全年湿球温度，得知极端温度和高温天数较少。让直接蒸发冷却新风空调系统与原风冷冷媒精密空调系统耦合，在不抛弃原有空调系统的条件下，使用蒸发冷却技术，在夏季充分利用干空气能，在冬季使用冬季自然冷量，耦合后的空调系统可大幅的降低PUE。对企业而言，可以有效地降低能耗，节约成本；对于国家而言，有效的减少了碳排放，促进“双碳”目标的实现。

一、 系统工作原理：

该数据机房采用直接蒸发冷却新风空调系统制冷，原风冷冷媒精密空调系统作为备份冷源。利用室外新风通过MAU机组进行直接蒸发冷却，与水进行换热，使送风温度达到机房送风要求。机房采用弥漫式送风吹向机柜，机房后面采用强排风机排降低室内压强。若发生极端气候下采用原空调系统进行制冷来满足机房温度要求。该空调系统可以实现高原地区近乎全年完全自然冷却。直接蒸发冷却新风空调系统是直接使室外新风发生等焓冷却，因此该系统特别适用于中小型机房，且空调系统改造简单从而投资费用低。

二、理论基础：

直接蒸发冷却是利用空气的干空气能，不同湿度下的空气其容纳水汽的能力也不同。由于干燥空气可以容纳较多水汽，而水蒸发成气体会吸收热量，因此，干空气在由干变潮的过程中，能为系统提供所需要的能量。这种干燥空气所具有的能量，就是“干空气能”。这在我国西北干旱地区，取之不尽、用之不竭，且清洁无污染。蒸发冷却的传热传质机理为直接蒸发冷却是通过空气与水的直接接触实现两者温度同时降低的技术，此过程涉及热交换及质交换。接触时间越长、接触面积越大两者换热效果越明显。但是直接蒸发冷却的极限是空气的湿球温度，所以被处理的空气温度最低为该空气的湿球温度。

三、机房节能分析：

3.1 项目概况

本次项目是青海西宁电信康乐机房，该机房属于C类机房，机房IT功率为50.63Kw，原有空调为3台额定制冷量12.5kW的海信空调、1台额定制冷量25kW的海尔空调和1台制冷量12.5kW的艾默生空调，总额定制冷量为75KW，总额定功率为25.38，总运行电流为70A，制冷因子为0.478。

3.2 机房空调系统改造方案

机房原空调系统因为能耗高、高温宕机等问题，对机房空调系统进行改造，5月25日完成机房直接蒸发冷却新风空调系统的安装，分别实现对3处设备散热点进行冷量分配。机房空调系统采用一台直接蒸发冷却空调机组（MAU）风量为25000m³/h制冷。机房空调系统布置平面图如图。将MAU机组放置在阳台，在三个房间内分别设置送风口，在送风口另一次放置强排风装置。依据现有的机房概况与机组的性能参数，针对该机房的直接蒸发冷却新风空调系统作出节能分析，统计出设备运行时间和制冷因子，以及对比原空调系统计算本次改造的新风空调运行功率为5.8KW，全年运行时间为8760小时，改造后的制冷因子为0.11。

3.3 实测数据结果与分析

本次数据选取开启蒸发冷却空调系统试点时间共计运行5日，系统开启期间：日均用电41度，共节省1671度电，节约电费714元，节电比例为60%，年均节电量为121983度，按电费单价0.42元/度测算，预计年均节约电费51232元，投资成本为8万元，1.6年可收回成本。

四、结论：

直 接蒸发冷却新风空调系统在该机房有这些显著的节能意义、经济效益、和社会意义。在测试期室外平均温度32℃，室外平均湿度23%，室内平均温度18℃，室内平均湿度37.6%，平均送风14.6℃，平均湿度67.2%。直接蒸发冷却新风空调系统可以满足该机房IT设备负载散热问题。经过测试对比原空调系统节能率节能率为60%以上。由此看来，直接蒸发冷却新风空调系统系统具有运维便利，故障点易查易修，维护费用低，低能耗等特点。

参考文献：

[1]蒸发冷却在“一带一路”沿线国家的适用性研究[J].暖通空调,2018,48(03):61-68.

[2]干燥地区住宅建筑蒸发冷却通风空调技术的应用研究[J].制冷与空调,2020,20(11):1-5+27.

[3]直接与露点间接蒸发冷却空调技术在我国的地区适用性研究[J].暖通空调,2019,49(12):8-14.

[4]蒸发冷却空调技术在节能减排中的应用研究[J].湖北农机化,2019(20):64.