水冷螺桿式冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心早已是一個成熟應(yīng)用，但不少用戶對該系統(tǒng)的應(yīng)用還存在保守的現(xiàn)象。本文將分析水冷螺桿式冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)的幾種節(jié)能措施，以幫助數(shù)據(jù)中心用戶更好的實現(xiàn)節(jié)能增效。
一、提高水冷螺桿式冷水機(jī)組的出水溫度
提高冷水機(jī)組的出水溫度是提升水冷螺桿式冷水機(jī)組系統(tǒng)整體節(jié)能效果的一個有力措施。根據(jù)工程經(jīng)驗和冷水機(jī)組廠家提供的數(shù)據(jù)，在其它參數(shù)不變的條件下，每當(dāng)提高1℃的出水溫度，冷水機(jī)組的制冷量將提高3%~4%，而功耗約增加1%左右。
下圖顯示了在不同的出水溫度條件下，冷水機(jī)組的制冷量與用電功率的典型關(guān)系。
不難看出，隨著出水溫度的提升，制冷量和用電功率都在增加，但制冷量的增幅更大。簡單的說，隨著冷水機(jī)組出水溫度的提升，我們可以利用更少的電力消耗提供更多的制冷量。這顯然是一項有效提升制冷系統(tǒng)能效的措施。
值得注意的是，水冷螺桿式冷水機(jī)組的出水溫度也不可以不受限制的提高，且對于末端空調(diào)設(shè)備而言，當(dāng)來自冷水機(jī)組的冷凍水供水溫度提升時，其制冷量將隨之下降。為避免這種情況發(fā)生，就需要末端空調(diào)廠家在研發(fā)階段就以高溫冷凍水供水和高回風(fēng)溫度條件進(jìn)行設(shè)計。
能在研發(fā)與生產(chǎn)階段就全面考慮到數(shù)據(jù)中心冷凍水空調(diào)系統(tǒng)的最佳能效，這樣的廠家顯然鳳毛麟角。目前市場上這類空調(diào)的代表主要是德國威圖公司的Liquid Cooling Package (LCP)高性能機(jī)柜級液冷空調(diào)。LCP系列空調(diào)針對數(shù)據(jù)中心高性能計算系統(tǒng)的散熱而設(shè)計，寬×高×深為300×2000×1200（mm），能完美的與 IT機(jī)柜相匹配。LCP系列空調(diào)采用冷凍水為冷媒，設(shè)計供水溫度為6~20℃，理想供水溫度為15℃，此時的額定制冷量28 kW。在某用戶的集裝箱數(shù)據(jù)中心內(nèi)，冷凍水進(jìn)水溫度20℃條件下，實測的制冷量高達(dá)37 kW/臺。
二、充分利用自然冷源，實施自然冷卻
提高水冷螺桿式冷水機(jī)組的出水溫度即提高末端空調(diào)的供水溫度，它引申出的另一個好處是能夠最大限度利用室外冷源進(jìn)行自然冷卻。
在冷凍水系統(tǒng)上增加一套空氣/水熱交換器，從末端空調(diào)返回的高溫冷凍水進(jìn)入該熱交換器并被冷卻至合適的低溫，低溫冷凍水再被送入末端空調(diào)，吸收IT設(shè)備的散熱又變成高溫冷凍水，并再次返回?zé)峤粨Q器，如此循環(huán)。下圖是自然冷卻系統(tǒng)的基本原理圖。
以杭州為例，杭州市2007-2009年氣象參數(shù)統(tǒng)計如下表所示，該數(shù)據(jù)來自杭州統(tǒng)計調(diào)查信息網(wǎng)。
可以看出，杭州市每年有5個月的平均氣溫低于15℃，這幾個月即可實施自然冷卻，而氣溫越低，自然冷卻的效果越理想。從氣象地理的角度看，地理位置越往 北，可利用自然冷卻的時間就越長，系統(tǒng)的節(jié)能率也越高。如果采用威圖LCP液冷系統(tǒng)，配合集成自然冷卻盤管的威圖高效能冷水機(jī)組使用，在外界氣溫低于 20℃時，就能夠獲得很好的節(jié)能效果。據(jù)測算，該自然冷卻系統(tǒng)在杭州市應(yīng)用時，每年可節(jié)能15%以上。
數(shù)據(jù)中心水冷螺桿式冷水機(jī)組制冷系統(tǒng)的節(jié)能增效是一項綜合性工程，需要根據(jù)工程實際作不同的優(yōu)化與配置。但作為眾多節(jié)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(jī)組制冷系統(tǒng)的效率提升帶來實質(zhì)性的幫助。
