新疆某数据中心自然冷却空调系统的应用研究

发布时间：2020-09-30 11:34

　　本论文所研究的新疆某数据中心自然冷却空调系统利用新疆地区富足的干空气能和低温空气作为自然冷源,基于直接蒸发冷却技术、间接蒸发冷却技术及乙二醇自然冷却技术实现蒸发冷却空气-水空调系统在数据中心机房空调系统领域中的首次应用,并实现全年100%自然冷却。本论文分别从技术原理、实验研究、工程应用、性能实测、经济效益及运行优化等方面进行了该系统的应用研究。(1)技术原理分析。定义了该系统,并分析了该系统所采用的立管间接蒸发冷却器、蒸发冷却冷水机组、蒸发冷却新风机组及机房新型显热末端单元各自的技术原理和运行模式,然后重点解释了冷水机组采用的内外冷强化复合换热技术,还论述了该系统全年三种运行模式(水侧蒸发冷却、水侧风侧复合蒸发冷却及乙二醇自然冷却运行模式)的技术原理和运行流程,从而为该系统的工程应用奠定了理论基础。(2)实验研究与工程应用分析。现场搭建实验台进行单/双面进风蒸发冷却冷水机组的性能对比实验和单面进风蒸发冷却冷水机组的性能改进实验,由于单面机型的供水温度高于环境空气湿球温度2℃以上,而双面机型各性能参数的实测值满足设计要求,所以将双面机型应用于工程项目,还通过实验测试系统验证了该系统工程应用的可行性,并分析了该系统工程应用的配置方案。(3)夏季性能实测与经济效益分析。制定非标工程实测方案对该非标系统性能和机房环境进行了实测分析,并与机房空调系统常用的两种制冷方式(自然冷却风冷螺杆冷水机组和磁悬浮变频离心式冷水机组)进行了经济性的对比分析,还依据实测性能参数对该系统的全年耗电量和该数据中心的理论电能利用效率进行了分析计算。实测表明冷水机组、新风机组的耗水量分别为0.34m3/h、0.06m3/h,该系统SCOP为16.64、COP为6.65,该数据中心全年理论PUE为1.285,相比机房空调系统常用的两种制冷方式全年最大节能率为73%、节省运行费用266.3万元、全年机架收益为515万元,该系统运行安全可靠、节能节水,并具有可观的经济效益。(4)运行优化。基于该系统在夏季实测期间出现的问题进行该系统的优化,重点包括以下三方面:蒸发冷却冷水机组在不同干空气能品质下的性能分析与运行策略调控、蒸发冷却新风机组送风相对湿度过大问题的解决以及增加风侧蒸发冷却运行模式作为该系统全年运行模式的补充,从而保证了该系统全生命期的可靠性。论文中图60幅,表21个,参考文献75篇(外文文献占比50%)。
【学位单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU831
【部分图文】：

机房空调,直接蒸发冷却,冷却机,自然冷却

绪论，总节能率 47.5%~67.2%[16]。Tozer 等研究了美国应用各种风侧自然冷却技术的可行性[17]，Harvey 等也研究国和加拿大应用各种风侧自然冷却技术的适用性，表明在某些工况下可实现数 100％自然冷却[18]。如图 1-1 所示，国外某机房空调系统应用直接蒸发冷却系统（蒸发式冷气机）造之前的直接膨胀式制冷系统，并采用动态送风控制系统用于保证全年送风满环境要求，该能源改造项目节能效果显著。

直接蒸发冷却,喷淋式,数据中心,机房空调

中心 100％自然冷却[18]。如图 1-1 所示，国外某机房空调系统应用直接蒸发冷却系统（蒸发式冷气机）用于改造之前的直接膨胀式制冷系统，并采用动态送风控制系统用于保证全年送风满足机房环境要求，该能源改造项目节能效果显著。图 1-1 国外某机房空调系统用直接蒸发冷却系统（蒸发式冷却机）Facebook 某数据中心采用直接蒸发冷却系统（喷淋式），在全年依据室外气象条件可实现全新风、混合式、喷淋式三种运行模式，实现全年 100%自然冷却[19,20]，如图 1-2 所示。

数据中心,间接蒸发,露点,冷却系统

图 1-1 国外某机房空调系统用直接蒸发冷却系统（蒸发式冷却机）Facebook 某数据中心采用直接蒸发冷却系统（喷淋式），在全年依据室外气条件可实现全新风、混合式、喷淋式三种运行模式，实现全年 100%自然冷却[19,20]如图 1-2 所示。图 1-2 Facebook 某数据中心用直接蒸发冷却系统（喷淋式）如图 1-3 所示，美国某数据中心采用的国外某公司基于露点式间接蒸发冷却技研发的蒸发冷却系统，能够实现夏季能源消耗降低 75%，冬季能源消耗降低 90%[21,22

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