解决方案

吉川あいみ

节能解决方案

为用户提供创新和高效的节能解决方案，应用高端节能机组和启用低温或温和气候下的节能制冷方式，大大降低了用户的运行成本和缩短了资本回收周期。

解决方案详细信息：

方案场景：

某个位于重庆市的军工航天航空企业，正在建设一个大型的数据中心，经过初步调查沟通，用户已有基本意向，具体情况如下：

a.机房面积3000平米

b.用户打算使用风冷式精密空调。

一、实地考察分析

       该机房面积有3000平米，属于超大型数据中心，机房的总热负荷包括设备散热量、照明散热量、围护结构的热负荷、人体散热量和新风热负荷。前三项热负荷只有显热，后两项热负荷含有显热和潜热。设备、照明和人体热负荷全年基本不变，其余两项热负荷随室外环境温度和湿度会有所改变。服务器机柜数量众多，提供的机器功率密度较高，而且理论上可以不考虑人员新风量，因此机房总热负荷全年变化较小并且显热所占比例很大，而设备的发热量占总发热量的95％以上。机房内各种设备的总功率应以机房内设备的最大功耗为准。总之，机房热负荷应由上述各项热负荷之和来确定，设备散热量为最大(且为显热)。按计算，此机房所需冷量不小于12000KW。

     通常计算机房散热量极大，散湿量(仅为人体散湿和少量新风湿量)却较少，热湿比几近无穷大。在分析热负荷时将其分为显热和潜热两部分，显热引起空气温度升高，而空气含湿量不变，即空气中水蒸气含量不变；潜热引起空气含湿量升高，即空气中水蒸气含量提高，而空气温度不变。由上述分析可知，机房空调的空气处理过程在焓湿图上接近于等湿冷却的干冷却工况，这在一般的舒适性空调中是没有的。由于显热量大，热湿比近似无穷大，送风温差一定时(通常送风温差为4～6℃)送风与回风的焓差就较小，因而所需的风量必定很大。以这样小的送风温差送风是为防止计算机房结露，因为机房的设计基准温度较低，只有减小空调机送回风之间的温差，才能保证送风温度高于机房露点温度。

　通常机房精密空调换气次数可达30~60次／h。由于机房热负荷强度高，而且机房设计为纯设备区，即使在冬季，通过围护结构传递进的冷量仍然明显低于机房内部的发热量，也就是说，即使在冬季，机房仍然需要空调系统进行供冷运行．这就是所谓的全年供冷运行，故所选用的精密空调的室外机在-30～45℃的室外条件下仍可正常制冷，保证了机房的正常使用。

 

二、方案讨论

按以上计算及用户初步意愿，采用130台Renovoair精密空调直接膨胀风冷式机组RDA100D, （其中8台备用），单台机组可制冷量为101KW，可提供总冷量为13130KW.

这个方案固然可满足用户的需求，为响应全球节能的要求，我们团队经过认真分析、仔细研究，发现还可采用Renovo aircon精密空调节能型机组。

Renovo aircon 节能型机组除了和其他机型一样采用高端节能的组件外，还启用了低温或温和气候下的节能制冷方式。

一）高端节能组件：

1涡旋式压缩机

先进的高效压缩机系统，可选单独或并联式组合；噪音低，高效节能，可靠性高，使用寿命长；全系列采用先进的压缩机效能高，运动部件少，延长机组寿命，无液击现象。压缩机内装有缺相保护装置，在电源缺相或压缩机过载的情况下，能自动停止压缩机工作，保护压缩机电机。

2.电子膨胀阀

选择意大利CAREL生产的EVD系列驱动装置，使用两只传感器的读数测量过热度，并通过比例积分为PID逻辑控制膨胀阀的开度，更好地利用蒸发盘管（平均过热度较低），这样在机组运行过程中就可获得最合适的过度热并能使其得到平稳地控制。另外，即使在很低的冷凝温度下仍具有较高的COP，因为电子膨胀阀可以允许系统在冷凝温度远低于38℃ 露点的情况下运转，使得压缩机的运行范围大增，与机械阀的运行比较而言，电子膨胀阀的高效调节性和适应能力意味着空调系统可以再最大效率下运行。

3.EC-电子换向风机

选用无刷型，保证风机的高可靠性，启动电流小，耗电量小，并可通过微处理控制器对风机进行无级调速。

二）自由节能：

雷诺威节能型机组采用了间接式节能方式，利用普通的乙二醇製冷系统进行製冷。当室外温度降低时，乙二醇制冷剂可以直接用于自由节能制冷。此时，乙二醇在制冷管道中循环，制冷剂回路和乙二醇回路同时制冷，这样就减少了压缩机的能量消耗。当室外温度低于临界温度时，单独使用节能型乙二醇制冷剂系统就足以驱散室内的全部热荷，压缩制冷系统就会完全关闭。整个机组就像一台加装了电动阀的传统冷冻水机组。Renovo aircon节能空调机组大大降低了用户的运行成本和缩短了资本回收.

 

三、直接膨胀风冷式机组与节能型机组的比较：

根据本项目的机房实际情况，现从初次投资费用、运行成本费用 (年耗电量)、回收投资年限等几方面比较风冷式机组和节能型机组，以100KW为例（例子中涉及的成本价格可能会随实际情况变动，欢迎垂询）：

一）：从初次投资成本来看：

直接膨胀风冷式机组：                                    节能型机组：

RDA100D,室外风冷冷凝器：RCA060                 RDF100D,室外干冷器：RDA125

制冷量：101KW                                            制冷量：102.5KW

地点：重庆                                                   地点：重庆

设备成本价：169260.00元/台                          设备成本价：231880.00元/台

由此可见：节能型机组的初次投资成本比风冷式机组高，即62620.00元左右。

主要增加了以下部件：

1.       节能水盘管

2.       板式换热器

3.       电动三通阀

4.       干冷器 (由于干冷器里面是水和乙二醇的混合物，其与空气的换热效率比冷媒直接膨胀式低很多，故干冷器的尺寸比冷凝器的尺寸大很多，相对而说其材料成本价比冷凝器高70%左右)

 二）从运行成本-年耗电量：按单台设备整套系统来计算（包括室外机，水泵等）

如室内设定温度为24℃，当室温度高于室内设定温度时，节能水盘管则不工作，由压缩机提供冷量；当室外温度低于室内设定温度时，水和乙二醇的混合物就经节能水盘管提供部份冷量；室外温度低于5℃时，节能盘管则可能提供全部冷量以满足室内热负荷，此时压缩机则完全不需要工作。

 

 普通风冷机房空调与节能型空调对比：

 

重庆各月份的温度分布曲线如下：

综合机房空调机组的运行特性，将全年温度分为三个区间：

1、 环境温度＞15℃，机组进行单纯的机械压缩制冷运行；

2、 当15℃≥环境温度＞2℃时，机组进行混合制冷运行；

3、 当环境温度≤2℃时，机组进行完全自由节能制冷运行。

分别对以上三种情况统计出机组运行的时间及能效比，由于环境温度＞15℃时，自由节能机组只运行机械压缩制冷运行，与普通风冷机房空调运行时间及能效比相同，并没有节省能耗。当环境温度低于15℃时，机组即进行节能模式运行，开始节省能耗。

 如下表所示，

查相关气象资料可推算出气温在各个温度区间的时间分布，机组的能效比均为2.9。再假设机组运行时间占2/3（即压缩机运行与停机时间比为2:1）；在区间2，节能机组的节能模式时的运行时间占1/2。

由此可计算得：

普通机房空调全年的功耗：181007kW·h，

节能型空调全年的功耗：147894kW·h，

节能型空调比普通机房空调省电量：33113kW·h，节能率达18.0%；

电费平均按1.0元/度计算，则全年节省费用：33113.0元。

机组寿命可延长1326/5800=22.9%。

 

表1、100kW机组能耗对比

总结：

从总投资成本来看，节能型机组的设备比风冷型机组贵：62620.00元，而其每年省电达33113.0元。二年左右节省的电费可收回初次投资增加的费用。大概在7年内节省的电费可收回全部的投资费用。而我们的设备的寿命在10-12年，因此相对于风冷式机组，之后的3-5年节省的电费可以说是用户的盈利。由此可见，节能型机组比直接膨胀风冷式机组性价比更高。