机房制冷系统节能解决方案
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      一、工程概况

      机房位于某大楼12层,目前正常运营,但空调系统运行能耗较高。现业主要求新建一套机房节能空调系统,与机房现有空调系统结合使用,降低机房PUE值,提高制冷系统能效。

      1.1 现有空调系统

      机房空调系统采用华为、艾默生和佳力图的风冷式机房专用精密空调,各个机房空调配置情况如下:


      1.2 机房现状

      机房存在问题:

      1)机房冷量不足;目前机房需要开启机房专有空调以及大楼风机盘管才能为机房提供足够的冷量。

      2)机房空调能耗较高;机房采用的是风冷精密空调,能效比低,同时网络中心机房、UPS机房以及交换机房空调使用年限较长,能效比下降,总体机房空调能耗较高。

      二、空调系统设计依据及参数

      2.1 设计依据

      (1)《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》   GB50736-2012

      (2)《建筑设计防火规范》                                   GB50016-2006

      (3)《通信建筑工程设计规范》                            YD5003-2014

      (4)《电子信息系统机房设计规范》                     GB50174-2008

      (5)《公共建筑节能设计标准》                            GB50189-2015

      (6) 初步勘测资料

      (7) 其他国家及部门颁发的有关规定等。

      2.2 室内外设计参数及标准

      (1)室外气象资料:


      (2)室内设计参数:


      三、冷负荷估算

      (1)机房A建筑面积为75m2,主设备功率预估为63kW,设备负荷约为63kW。

      机房B建筑面积为55m2,主设备功率预估为60kW,设备负荷约为60kW。

      网络中心机房建筑面积为46.8m2,主设备功率预估为48kW,设备负荷约为48kW。

      UPS机房建筑面积为54m2,主设备功率预估为30kW,设备负荷约为30kW。

      交换机房建筑面积为18m2,主设备功率预估为10kW,设备负荷约为10kW。

      (2)本次方案为改造方案,节能使用时间为过渡季节以及冬季,因而机房建筑维护负荷、补充新风负荷可以忽略,机房照明以及人员散热负荷按照-0.05kW/m2计算.

      (3)“功率及面积法”计算数据机房冷负荷公式为:


      (4)各机房冷负荷指标估算汇总如下:


      四、热管空调系统设计

      4.1 冷源

      本方案考虑到机房原先配备了机房专用精密空调,因此,我司建议增加4套风、水双冷却式热管空调系统,与原精密空调联合运行,最大限度利用自然冷源,减少精密空调的运行时间,降低机房制冷能耗。

      自然冷源为4台制冷量为60kW的室外机,安装于楼顶平台。

      为保证系统节能运行,热管系统与精密空调配套集中自控系统,实现远程监控与自动切换控制,提高空调系统整体能效。

      4.2 空调末端

      机房A空调末端采用重力分离式热管背板机组,安装于机柜背门上,单台制冷量为3Kw,室外机与室内机是一对多连接。

      机房B、网络中心机房、UPS机房以及交换机房空调末端采用重力分离式热管吊顶机组,采用吊顶式安装方式,单台制冷量有10.2kW型号。室外机与室内机是一对多连接。热管空调机组为干工况运行,不设加热盘管和加湿器,由机房原有精密空调进行加湿。空调末端与室外机连接管路为铜管,运行工质为氟利昂,无漏水风险。

      4.3 空调风系统

      分离式热管吊顶机组吊装在机柜冷通道上方,分离式热管背板机组安装于机柜背板处,距离热源近,可将热空气以最短路径吸入热管换热设备,进行热交换后的冷风进入冷通道后又以最短距离进入机柜,气流组织最短,效率最高,与常规机房恒温恒湿空调地板下送风相比,运行能耗大大降低。

      4.4 热管空调系统主要设备表

      机房主要设备:

      五、热管空调系统节能计算

      5.1 热管空调自然冷源供回水温度性能

      本方案中热管空调末端对应风、水双冷却热管系统室外机,当室外机供水温度可满足热管空调末端承担机房全部显热负荷,此时精密空调就不用开启,从而减少了精密空调的开启时间、降低能源消耗。

      本方案自然冷源运行模式如下:


      在室外机出水温度15℃(室外湿球温度12℃)以下时,由热管空调单独供冷,其余工况由精密空调单独供冷。考虑到实际环境温度与典型气象年数据的偏差,取0.9偏差系数,汇总数据如下:


      5.2 计算结果


      机房节能效果:由上表可得出本方案全年精密空调运行总能耗985500kW.h,节能空调系统全年运行总能耗为492761kW.h,全年可节电约492739kW.h,节电率达:50%。