在我国大力提倡节能减排、建设绿色家园的今天、积极响应"十二五"节能减排规划,建设绿色数据中心已成为主要任务。

数据中心能耗指标采用PUE来衡量,PUE指的是在一整年的连续时间里,综合测量一个数据中心整体系统的输入总电量与数据中心内IT设备消耗的电量的比值。数据中心整体系统的输入总电量,数据中心制冷在数据中心总能耗中占很大的比重。数据中心制冷系统节能已成为必然趋势,其中Free Cooling(免费制冷)技术以其成熟的理念以及在多项工程中的成功应用,显示出经济性,也引起了业内人士的关注。ASHRAE 90.1-2010(美国暖通空调制冷工程师协会2010能效标准)也将数据中心免费制冷写入标准中,可以预见,免费制冷将会被广泛接受。

Free Cooling系统是一种在室外湿球温度比较低时,通过相应的技术手段将室外冷源引入建筑内将热量带走,以达到降温的目的。目前免费制冷主要有两种方式:空气侧和水侧免费制冷。空气侧免费制冷是指室外空气直接通过滤网或者是间接通过换热器将冷量带入到建筑内。水侧免费制冷是指一种像水或者乙二醇的制冷剂,直接通过冷却塔循环带走热量,而不是通过制冷机或者压缩机流循环来散热。目前,水侧免费制冷已在大多数数据中心基础设施建设中采用。

集装箱式数据中心采用风冷free-cooling系统可增加其系统可靠性、大量节约运行费用,并从世界能源发展战略和低碳经济角度来看,也必将是得到全球推广的节能技术。目前在全球范围内,Facebook、Google等数据中心都采用了free-cooling技术。

世纪互联采用天津云立方科技有限公司的集装箱式数据中心模块产品,成功建设的北京酒仙桥B28集装箱数据中心一期项目,由一台高密度IT箱、一台UPS电源动力箱和一台带有Free Cooling功能的风冷螺杆式冷水机组组成。

此风冷式冷水机组带有独特的风冷自然冷却换热器,其运行优先利用天然环境的低温空气冷却循环冷冻水,可以实现无压缩机运行制冷,显著节省压缩机的能耗。其机组内部原理图如下所示。

风冷式冷水机组内部原理图

在夏季,机组运行在压缩机循环制冷模式,和常规风冷冷水机组相同,完全由压缩机循环制冷。

春秋过渡季节和晚上,当环境温度达到比冷冻水回水温度低两度或以上时,开启Free Cooling自然冷却预冷冷冻水,此部分为自然冷却制冷,无压缩机功耗。自然冷却不够的部分,再由压缩制冷接力(有压缩功耗部分)达到需求冷量。随着室外环境温度降低,自然冷却部分占的比例越来越大,直至达到100%,完全自然冷却制冷,无压缩机功耗。

在冬季,当环境温度达到比冷冻水回水温度低10℃或以上时,自然冷却达到100%,压缩机制冷系统完全停止运行,机组无压缩机功耗,仅有很少量的风扇运转功率。

Free Cooling 风冷机组的应用

Free Cooling风冷冷水机组与传统风冷冷水机组相比,其优势主要在于:随着环境温度的降低,自然冷却的比例越来越大,机组的功耗越来越低,直至完全自然冷却,仅有少量风扇功耗,从而大幅降低机组用电量。

世纪互联酒仙桥B28集装箱数据中心从2009年12月正式投入运行至今,运行状况良好,节能效果显著,年综合PUE值低于1.5,运行维护费用较传统数据中心减少50%以上。

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