基于自然冷源的数据中心空调系统节能与经济性研究

发布时间：2017-10-19 08:32

  本文关键词：基于自然冷源的数据中心空调系统节能与经济性研究

  更多相关文章： 空调节能 技术经济性 数据中心 自然冷却 模型 分析

【摘要】：数据中心是典型的大规模、高密度电子器件集成系统,随着现代科学技术的发展,总热负荷和热流密度急剧上升,空调设备作为其重要支撑子系统,全年耗能约为数据中心总耗能的40%左右,因此降低空调耗能成为其节能减排的关键之一。基于自然冷源利用的空调设备可以有效的降低数据中心空调系统能耗,热管复合式机组和双冷源机组作为其中的典型代表逐渐被应用于数据中心空调领域,如何评价二者的具体节能效果和经济效益成为其工程应用重要问题。基于此,本文的主要工作内容如下：(1)查阅了国内外关于数据中心空调系统的研究和应用资料,对于3类数据中心空调的工作原理和节能效果进行了研究与分析,为数据中心空调系统的节能效果与技术经济性分析打下基础；(2)研究了3类数据中心空调系统运行特性,对比了兼容运行型与分时运行型空调系统运行原理,分析自然冷源的利用对于二者全年运行能耗的影响,兼容运行型系统相比于分时运行系统可以更加充分的利用自然冷源,进一步减少压缩机运行时间,降低空调系统能耗；(3)基于数据中心空调系统选型和节能设计,以风冷直膨式系统、风冷双冷源冷水系统和热管复合式制冷系统为研究对象,建立了三种类型空调系统的能效计算模型;(4)应用DeST提供的广州、上海、北京和哈尔滨四个城市的气象数据,以相同的空调负荷和回风参数为条件,对三类空调的年均能效(AEER)进行计算和对比分析,三类系统的年均能效自南向北随着平均气温的降低而逐渐提高,分别为4.07～4.45、4.00～6.84、4.27～8.20；相比前二类系统,热管复合式制冷系统的节能幅度分别为4.8%～46%和6.40%～16.6%；(5)应用技术经济性评价方法,计算了三类风冷型数据中心空调系统在广州、上海、北京和哈尔滨,四个典型城市的动态费用年值,相比风冷直膨式制冷系统和风冷双冷源冷水系统,热管复合式系统费用年值最低,节约幅度分别为2.5%～34.3%和6.6%～13.5%。
【关键词】：空调节能 技术经济性 数据中心 自然冷却 模型 分析
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB657.2
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第1章 绪论15-27
• 1.1 研究背景15-18
• 1.1.1 数据中心行业发展状况15
• 1.1.2 数据中心运行热环境要求15-17
• 1.1.3 数据中心能耗状况17
• 1.1.4 数据中心空调特点17-18
• 1.2 数据中心冷却技术研究现状18-25
• 1.2.1 蒸气压缩制冷系统18-19
• 1.2.2 自然冷源/蒸气压缩复合制冷系统19-25
• 1.3 本文研究的主要内容25-27
• 第2章 数据中心空调运行特性27-36
• 2.1 数据中心热负荷特性27
• 2.2 蒸气压缩制冷系统运行特性27-30
• 2.3 自然冷却/蒸气压缩复合制冷系统运行特性30-34
• 2.3.1 热管复合式系统运行特性30-32
• 2.3.2 双冷源冷水系统运行特性32-34
• 2.4 数据中心空调系统运行特性对比34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第3章 三类风冷型数据中心空调全年运行能耗模型36-41
• 3.1 模型构建原理36-37
• 3.2 风冷直膨式系统模型37
• 3.3 热管复合式系统模型37-39
• 3.4 风冷双冷源冷水系统模型39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 三类风冷型数据中心空调全年能耗对比分析41-54
• 4.1 DEST随机气象模型41-44
• 4.1.1 DeST简介41-42
• 4.1.2 DeST典型气象年42-44
• 4.2 典型城市气候特征及自然冷源资源分析44-48
• 4.2.1 典型城市的选择44-45
• 4.2.2 典型城市全年气候资料45-47
• 4.2.3 自然冷却型系统工作模式时间占比47-48
• 4.3 三类风冷数据中心空调变工况性能48-50
• 4.3.1 压缩制冷效率48-49
• 4.3.2 自然冷却模块的制冷特性49-50
• 4.4 三类风冷型数据中心空调全年能耗计算与分析50-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 三类风冷型数据中心空调经济性分析54-61
• 5.1 技术经济学简介54
• 5.2 主要经济指标54
• 5.3 经济性评价方法54-55
• 5.4 系统初投资分析55-57
• 5.5 系统运行成本分析57-58
• 5.6 动态费用年值58-60
• 5.7 本章小结60-61
• 第6章 总结与展望61-63
• 6.1 总结61-62
• 6.2 展望62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果66

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