水冷螺桿式冷水機組空調系統在數據中心早已是一個成熟應用，但不少用戶對該系統的應用還存在保守的現象。本文將分析水冷螺桿式冷水機組空調(diao)系統的幾種節能措施，以幫助數據中心用戶更好(hao)的實現節能增效。
一、提高水冷螺桿式冷水機組的出水溫度
提高冷水機組的出水溫度是提升水冷螺桿式冷水機組系統整體節能效果的一個有力措施。根據工程經驗和冷水機組廠家提供的數據，在其它參數不變的條件下，每當提高1℃的出水溫度，冷水機組的制冷量將提(ti)高3%~4%，而功耗約增加(jia)1%左右。
下圖顯示了(le)在不同的出水溫度條件下，冷(leng)水機組的制冷(leng)量與用電(dian)功率的典型關系(xi)。
不(bu)難看出，隨著出水(shui)(shui)溫度(du)的(de)提(ti)升，制冷(leng)量和用(yong)電功率(lv)都在增加，但制冷(leng)量的(de)增幅更(geng)(geng)大。簡單的(de)說，隨著冷(leng)水(shui)(shui)機組出水(shui)(shui)溫度(du)的(de)提(ti)升，我們可以利用(yong)更(geng)(geng)少的(de)電力消耗提(ti)供更(geng)(geng)多的(de)制冷(leng)量。這顯然是一(yi)項有效提(ti)升制冷(leng)系統能(neng)效的(de)措(cuo)施。
值得注意的是，水冷螺桿式冷水機組的出水(shui)溫度也(ye)不可以(yi)不受(shou)限制的提(ti)高(gao)(gao)，且對于(yu)末端空(kong)調設(she)備而言(yan)，當來自冷(leng)水(shui)機(ji)組(zu)的冷(leng)凍水(shui)供水(shui)溫度提(ti)升(sheng)時，其制冷(leng)量將隨之下降。為(wei)避免這種情(qing)況(kuang)發(fa)(fa)生，就需要末端空(kong)調廠(chang)家在(zai)研發(fa)(fa)階(jie)段就以(yi)高(gao)(gao)溫冷(leng)凍水(shui)供水(shui)和高(gao)(gao)回(hui)風溫度條件進行設(she)計。
能(neng)在研(yan)發(fa)與生產階段就(jiu)全面考慮到數據(ju)中心冷(leng)凍水(shui)空調(diao)系統的(de)(de)(de)最佳能(neng)效，這樣的(de)(de)(de)廠家顯(xian)然鳳毛麟角。目前市場(chang)上這類空調(diao)的(de)(de)(de)代表(biao)主(zhu)要是德國威圖公司的(de)(de)(de)Liquid Cooling Package (LCP)高(gao)性能(neng)機(ji)柜級(ji)液冷(leng)空調(diao)。LCP系列空調(diao)針對數據(ju)中心高(gao)性能(neng)計(ji)算系統的(de)(de)(de)散熱而設計(ji)，寬×高(gao)×深為(wei)300×2000×1200（mm），能(neng)完美的(de)(de)(de)與 IT機(ji)柜相匹配。LCP系列空調(diao)采用冷(leng)凍水(shui)為(wei)冷(leng)媒(mei)，設計(ji)供(gong)水(shui)溫(wen)度為(wei)6~20℃，理想(xiang)供(gong)水(shui)溫(wen)度為(wei)15℃，此時的(de)(de)(de)額定(ding)制(zhi)冷(leng)量(liang)28 kW。在某用戶(hu)的(de)(de)(de)集裝(zhuang)箱數據(ju)中心內，冷(leng)凍水(shui)進(jin)水(shui)溫(wen)度20℃條件下(xia)，實測的(de)(de)(de)制(zhi)冷(leng)量(liang)高(gao)達37 kW/臺。
二、充分利用自然冷源，實施自然冷卻
提(ti)高(gao)水冷螺(luo)桿(gan)式冷水機組的(de)出(chu)水溫度(du)(du)即(ji)提(ti)高(gao)末端空(kong)調(diao)的(de)供水溫度(du)(du)，它(ta)引申出(chu)的(de)另一個好處是能(neng)夠最(zui)大限(xian)度(du)(du)利用室外(wai)冷源進行自然冷卻。
在冷凍(dong)水(shui)(shui)系統(tong)上增(zeng)加(jia)一套空氣/水(shui)(shui)熱(re)交(jiao)換(huan)器，從末端(duan)空調返(fan)回的高溫(wen)(wen)(wen)冷凍(dong)水(shui)(shui)進(jin)入(ru)該熱(re)交(jiao)換(huan)器并被冷卻(que)(que)至合(he)適的低(di)溫(wen)(wen)(wen)，低(di)溫(wen)(wen)(wen)冷凍(dong)水(shui)(shui)再被送(song)入(ru)末端(duan)空調，吸收IT設備(bei)的散熱(re)又(you)變(bian)成(cheng)高溫(wen)(wen)(wen)冷凍(dong)水(shui)(shui)，并再次(ci)返(fan)回熱(re)交(jiao)換(huan)器，如(ru)此循環。下圖是自然冷卻(que)(que)系統(tong)的基本原理(li)圖。
以杭(hang)州為例，杭(hang)州市2007-2009年氣象(xiang)參數統(tong)計如(ru)下表所示(shi)，該數據來自(zi)杭(hang)州統(tong)計調查(cha)信息網。
可(ke)以看(kan)出，杭州(zhou)市每年有5個月的(de)平均氣(qi)溫低于(yu)15℃，這幾(ji)個月即可(ke)實施自(zi)(zi)然冷(leng)(leng)卻(que)(que)，而氣(qi)溫越(yue)低，自(zi)(zi)然冷(leng)(leng)卻(que)(que)的(de)效(xiao)(xiao)果(guo)越(yue)理想。從(cong)氣(qi)象(xiang)地理的(de)角度看(kan)，地理位置(zhi)越(yue)往 北，可(ke)利用自(zi)(zi)然冷(leng)(leng)卻(que)(que)的(de)時(shi)間(jian)就越(yue)長，系(xi)統(tong)的(de)節能(neng)率也越(yue)高(gao)。如果(guo)采用威圖LCP液冷(leng)(leng)系(xi)統(tong)，配(pei)合集成(cheng)自(zi)(zi)然冷(leng)(leng)卻(que)(que)盤管的(de)威圖高(gao)效(xiao)(xiao)能(neng)冷(leng)(leng)水機組使用，在(zai)外界氣(qi)溫低于(yu) 20℃時(shi)，就能(neng)夠獲得很(hen)好的(de)節能(neng)效(xiao)(xiao)果(guo)。據(ju)測算，該(gai)自(zi)(zi)然冷(leng)(leng)卻(que)(que)系(xi)統(tong)在(zai)杭州(zhou)市應(ying)用時(shi)，每年可(ke)節能(neng)15%以上。
數據中心水冷螺桿式冷水機組制冷系統的節能增效是一項綜合性工程，需要根據工程實際作不同的優化與配置。但作為眾多節能措施中常用的兩種方法，上述措施的使用將給水冷螺桿式冷水機組制(zhi)冷(leng)系統(tong)的(de)效率提升(sheng)帶(dai)來實質性的(de)幫(bang)助。
