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Free Cooling 在集裝箱數據中心的應用

發布時間: 2012/9/16 23:22:46

在我國大力提倡節能減排、建設綠色家園的今天、積極響應"十二五"節能減排規劃，建設綠色數據中心已成為主要任務。

數據中心能耗指標采用PUE來衡量，PUE指的是在一整年的連續時間里，綜合測量一個數據中心整體系統的輸入總電量與數據中心內IT設備消耗的電量的比值。數據中心整體系統的輸入總電量，數據中心制冷在數據中心總能耗中占很大的比重。數據中心制冷系統節能已成為必然趨勢，其中Free Cooling（免費制冷）技術以其成熟的理念以及在多項工程中的成功應用，顯示出經濟性，也引起了業內人士的關注。ASHRAE 90.1-2010（美國暖通空調制冷工程師協會2010能效標準）也將數據中心免費制冷寫入標準中，可以預見，免費制冷將會被廣泛接受。

Free Cooling系統是一種在室外濕球溫度比較低時，通過相應的技術手段將室外冷源引入建筑內將熱量帶走，以達到降溫的目的。目前免費制冷主要有兩種方式：空氣側和水側免費制冷。空氣側免費制冷是指室外空氣直接通過濾網或者是間接通過換熱器將冷量帶入到建筑內。水側免費制冷是指一種像水或者乙二醇的制冷劑，直接通過冷卻塔循環帶走熱量，而不是通過制冷機或者壓縮機流循環來散熱。目前，水側免費制冷已在大多數數據中心基礎設施建設中采用。

集裝箱式數據中心采用風冷free-cooling系統可增加其系統可靠性、大量節約運行費用，并從世界能源發展戰略和低碳經濟角度來看，也必將是得到全球推廣的節能技術。目前在全球范圍內，Facebook、Google等數據中心都采用了free-cooling技術。

世紀互聯采用天津云立方科技有限公司的集裝箱式數據中心模塊產品，成功建設的北京酒仙橋B28集裝箱數據中心一期項目，由一臺高密度IT箱、一臺UPS電源動力箱和一臺帶有Free Cooling功能的風冷螺桿式冷水機組組成。

此風冷式冷水機組帶有獨特的風冷自然冷卻換熱器，其運行優先利用天然環境的低溫空氣冷卻循環冷凍水，可以實現無壓縮機運行制冷，顯著節省壓縮機的能耗。其機組內部原理圖如下所示。

風冷式冷水機組內部原理圖

在夏季，機組運行在壓縮機循環制冷模式，和常規風冷冷水機組相同，完全由壓縮機循環制冷。

春秋過渡季節和晚上，當環境溫度達到比冷凍水回水溫度低兩度或以上時，開啟Free Cooling自然冷卻預冷冷凍水，此部分為自然冷卻制冷，無壓縮機功耗。自然冷卻不夠的部分，再由壓縮制冷接力（有壓縮功耗部分）達到需求冷量。隨著室外環境溫度降低，自然冷卻部分占的比例越來越大，直至達到100%，完全自然冷卻制冷，無壓縮機功耗。

在冬季，當環境溫度達到比冷凍水回水溫度低10℃或以上時，自然冷卻達到100%，壓縮機制冷系統完全停止運行，機組無壓縮機功耗，僅有很少量的風扇運轉功率。