間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)運行模式介紹

1、間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)運行模式（包含控制邏輯、停水停電狀態(tài)運行、寒冷地區(qū)冬季運行、干工況運行、應(yīng)用建議）9.1運行模式間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)以自然冷卻為主，機械制冷作為補充，間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)主要的運行 模式可以分為干模式，濕模式和混合模式等三種工作模式。當(dāng)外界環(huán)境溫度較低時，機組運行在干模式。此時噴淋蒸發(fā)系統(tǒng)和機械制冷系統(tǒng)都不運 行，數(shù)據(jù)中心較高溫度的回風(fēng)經(jīng)由空氣-空氣換熱器被室外低溫空氣直接冷卻。圖9-1干模式運行示意圖當(dāng)外界環(huán)境溫度較溫和時，機組運行在濕模式。此時噴淋蒸發(fā)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，而機械制冷系 統(tǒng)仍然不運行。室外空氣通過蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)降溫，然后再經(jīng)由空氣-空氣換熱器冷卻 數(shù)據(jù)中心的回風(fēng)。室外圖9-

2、2濕模式運行示意圖當(dāng)室外溫度較高且濕球溫度也較高時，機組運行在混合模式。此時噴淋蒸發(fā)系統(tǒng)和機械 制冷系統(tǒng)同時運行，共同來達(dá)到需要的制冷量。室外排風(fēng)圖9-3混合模式運行示意圖參照某設(shè)計工況，三種運行模式在培濕圖上的表現(xiàn)形式如下:c(ia；ioos i干工況4#uMIOAOS?QO-Sg/r4 GOd0 004BeE Dn Frcpertlai and 、1麗呵 iOfm凱瑚 Lir-ct A*t 1-ct 比由riunklWMjmf, e*.瞄 Drj Air武占空-J?welsTa-c圖9-4運行模式焓濕圖其中干模式下，機組可以通過空-空換熱器冷卻數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備，僅使用外部冷空 氣；濕模式下

3、，機組可以通過噴淋來實現(xiàn)蒸發(fā)效應(yīng)，降低室外空氣干球溫度，完成冷卻； 在混合工況下，機組需要同時開啟壓縮機制冷（或冷凍水機組）和蒸發(fā)噴淋，但是兩部分 的比例是與空氣的溫濕度參數(shù)有關(guān)的，例如，在24度，90%相對濕度下，機組可能需要開 啟DX/CW混合工況，但是在30度（或更高溫度），相對濕度35% （或更低相對濕度）下， 機組可使用完全蒸發(fā)冷模式。這就要求后備的冷源系統(tǒng)冷量可調(diào)，以適應(yīng)補充冷量變化， 如采用DX制冷則建議采用變頻壓縮機。9.2控制邏輯本部分包括機組正常運行、停水停電狀態(tài)、群控模式、過渡季節(jié)等狀態(tài)下的運行邏輯說 明。9.2.1正常運行以機組送/回風(fēng)溫度25/38C設(shè)置為例，間接蒸發(fā)

4、冷卻機組在供水和供電都正常時的運行 邏輯如下：在部分冬季寒冷地區(qū)，當(dāng)室外環(huán)境溫度低于一定的溫度（如-20C）時，機組采用干模式 運行，通過調(diào)節(jié)室內(nèi)/外不同循環(huán)風(fēng)量配比，降低室外風(fēng)量，室內(nèi)風(fēng)機根據(jù)數(shù)據(jù)中心負(fù)載的 大小恒定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。同時旁通風(fēng)閥開啟一定角度，將室外側(cè)部分排風(fēng)旁通到室外進(jìn)風(fēng)側(cè)，與 室外新風(fēng)混合，確保進(jìn)入到空氣-空氣換熱器的氣流溫度不要太低，以防室內(nèi)循環(huán)空氣在空 氣-空氣換熱器內(nèi)結(jié)露、結(jié)冰，降低換熱效果，甚至損壞換熱器，在寒冷地區(qū)冬季運行需要 設(shè)置配置室外側(cè)排風(fēng)旁通裝置。同時對機組在該地區(qū)的應(yīng)用的可靠性提出了較高的要求，對機組的要求，風(fēng)機、控制系 統(tǒng)及顯示器應(yīng)可以滿足低溫環(huán)境的需求。機

5、組箱體應(yīng)具有可靠保溫及隔熱措施可以保證不結(jié) 露。機組應(yīng)具有防雪措施，不會積雪，滿足風(fēng)雪天運行要求。在極低溫季節(jié)防止換熱芯體凝 露或結(jié)冰水措施，機組給排水管道應(yīng)具有防凍措施。嵯速運:轉(zhuǎn)根據(jù)DC負(fù)載調(diào)節(jié)圖9-5極低溫運行模式當(dāng)環(huán)境溫度高于一定的溫度（如-20C）且低于濕模式啟動點溫度（如18C ）時，機組 仍然干模式運行，室外風(fēng)機轉(zhuǎn)速根據(jù)室外溫度的變化進(jìn)行線性調(diào)節(jié)，直至達(dá)到最大轉(zhuǎn)速。室 內(nèi)風(fēng)機仍然根據(jù)數(shù)據(jù)中心負(fù)載的大小恒定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。同時旁通風(fēng)閥關(guān)閉。根據(jù)DC員藪調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速樨握盅要線性調(diào)節(jié)圖9-6干模式運行當(dāng)環(huán)境溫度高于濕模式啟動點溫度（如干球溫度18C ）時，機組以濕模式運行，循環(huán)水泵開啟，將水從機

6、組底部的儲水槽中通過循環(huán)管道壓送到噴淋水器，將水霧化或直接噴淋后 均勻的布撒在空氣-空氣換熱器表面，未蒸發(fā)的水則落入儲水槽中，從而實現(xiàn)循環(huán)利用。室 外風(fēng)機轉(zhuǎn)速在切換至濕模式的同時降低至最低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，然后再根據(jù)送風(fēng)溫度的變化進(jìn)行線 性調(diào)節(jié)。室內(nèi)風(fēng)機仍然根據(jù)數(shù)據(jù)中心負(fù)載的大小恒定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，此時機械制冷系統(tǒng)不開啟。轉(zhuǎn)速根據(jù)需要貌性調(diào)節(jié)軋速根據(jù)DC負(fù)栽調(diào)節(jié)圖9-7濕模式運行當(dāng)環(huán)境濕球溫度高于混合模式啟動點溫度（如濕球溫度22C）時，機組以混合模式運行， 此時循環(huán)水泵繼續(xù)運行，繼續(xù)提供部分蒸發(fā)冷卻能力。同時機械制冷系統(tǒng)開啟，對欠缺的冷 量進(jìn)行補充，通過調(diào)節(jié)變頻壓縮機的運行頻率或冷凍水盤管的水流量（冷凍水

7、式機械制冷系 統(tǒng)）來調(diào)節(jié)機械制冷補充的制冷量，與蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)共同提供所需要的制冷量，保持機組送、 回風(fēng)溫度的穩(wěn)定。室外風(fēng)機轉(zhuǎn)速根據(jù)送風(fēng)溫度的變化進(jìn)行線性調(diào)節(jié)。室內(nèi)風(fēng)機仍然根據(jù)數(shù)據(jù) 中心負(fù)載的大小恒定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速根據(jù)需要城性調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速根您區(qū)負(fù)藪調(diào)節(jié)圖9-8混合模式運行以上為機組供水供電都正常時的常規(guī)的運行模式。同時由于各地的氣象參數(shù)、數(shù)據(jù)中心的設(shè)計工況不同，間接蒸發(fā)冷卻機組各種運行模式的時間有很大的差異。9.2.2停水停電狀態(tài)運行在數(shù)據(jù)中心運行中，出現(xiàn)停電停水事件概率很高，因此數(shù)據(jù)中心往往配有后備的柴發(fā) 系統(tǒng)，還應(yīng)采用UPS或EPS來保障機組控制系統(tǒng)、水泵及末端空調(diào)風(fēng)機系統(tǒng)的正常工作。等 級要求

8、高的數(shù)據(jù)中心壓縮機制冷考慮用UPS或EPS，采用冷凍水補充時應(yīng)設(shè)置蓄冷罐等措 施。1）停電不停水當(dāng)供電發(fā)生異常時，機組將進(jìn)入供電故障模式運行。室打外風(fēng)機、水泵、機組控制系 統(tǒng)等部件由于耗電量較小，一般可以采用UPS或EPS供電，這些部件將仍然可以正常工作， 但是機械制冷系統(tǒng)由于耗電量較大，一般不采用獨立的UPS供電，所以將無法運行。如果故障發(fā)生前，機組處于干模式或濕模式狀態(tài)，機組運行狀態(tài)不發(fā)生變化，發(fā)出報 警提示。如果供電故障發(fā)生前，機組處于混合模式，那么供電故障發(fā)生后，機組將繼續(xù)保持濕 模式運行，同時發(fā)出報警提示。如果壓縮機制冷系統(tǒng)采用UPS供電或具有冷凍水冷源補充，則停電對機組運行狀態(tài)沒

9、有影響。2）停水不停電如果供水故障發(fā)生時，機組處于干模式狀態(tài)，發(fā)生故障后機組將繼續(xù)保持干模式運行。 當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化，干模式不能夠滿足制冷需求時，就需要進(jìn)行模式切換，將切換到自然 冷卻+機械制冷的應(yīng)急模式，以確保機組送回風(fēng)溫度的穩(wěn)定。如果故障發(fā)生前，機組處于濕模式或者混合模式狀態(tài)，那么供水故障發(fā)生后機組應(yīng)立即 切換到自然冷卻+機械制冷的應(yīng)急混合模式，確保機組送回風(fēng)溫度的穩(wěn)定，同時機組發(fā)出報 警提示。特別是在混合模式下，供水出現(xiàn)故障會造成機組制冷量減少，影響機房環(huán)境溫度，所以 建議采用間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)時，機組應(yīng)具有一定的儲水量（比如滿足30分鐘蒸發(fā)需求），機 組自帶循環(huán)水泵采用1用1備設(shè)計；同

10、時供水管路采用環(huán)形設(shè)計、水處理裝置設(shè)置備用機 組、設(shè)置備用自來水循環(huán)水泵、設(shè)置蒸發(fā)冷卻用水的蓄水池等安全措施。3）停電停水此種情況下，可謂陷入“絕境”如果系統(tǒng)沒有足夠的儲水，那么只能依靠柴發(fā)系統(tǒng)給 整個DX系統(tǒng)供電；如果有滿足A級機房標(biāo)準(zhǔn)的12小時儲水前提下，可以采用優(yōu)先空空換熱 -其次混合模式-最次純DX模式運行的策略，從而保證數(shù)據(jù)中心能夠繼續(xù)正常工作，并在此 期間安全保存、轉(zhuǎn)移運行數(shù)據(jù)，從而最大化避免損失。當(dāng)供水發(fā)生異常時，其將進(jìn)入供水故 障模式運行，此時噴淋系統(tǒng)將無法正常工作。9.2.3過渡季節(jié)運行模式在過渡季節(jié)部分時段晝夜溫差大，在白天需要濕模式運行，夜晚氣溫在零下，易造成機 組內(nèi)存水

11、結(jié)冰問題，對設(shè)備造成損壞。一般在此階段機組有節(jié)水和節(jié)電兩種運行模式。如采用節(jié)電模式，則機組按照正常模式運行，白天室外氣溫高時運行濕模式，在室外溫 度較低時運行干模式，同時機組設(shè)定在室外溫度較低時（比如2C），排空機組內(nèi)存水；節(jié)電 運行模式浪費很多水資源，但是在白天部分時段可以減少風(fēng)機功耗。如采用節(jié)水模式，則機組按照干模式運行，室外風(fēng)機轉(zhuǎn)速根據(jù)室外溫度的變化進(jìn)行線性 調(diào)節(jié)，直至達(dá)到最大轉(zhuǎn)速，或在白天室外氣溫高時直接開啟機械制冷補充。室內(nèi)風(fēng)機仍然根 據(jù)數(shù)據(jù)中心負(fù)載的大小恒定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。此模式可以避免機組內(nèi)部結(jié)冰問題，降低WUE，但是 風(fēng)機或機械制冷需要消耗更多電能。不同數(shù)據(jù)中心可以根據(jù)實際情況及氣象

12、數(shù)據(jù)在過渡季節(jié)合理選擇運行模式。機組應(yīng)可以 手動和自動設(shè)定閾值，實現(xiàn)節(jié)電模式或者節(jié)水模式優(yōu)先。9.2.4群控邏輯間接蒸發(fā)冷卻機組應(yīng)具備群控功能，同一個機房內(nèi)可進(jìn)行多機組網(wǎng)，各機組之間進(jìn)行 連接組網(wǎng)，實現(xiàn)參數(shù)及狀態(tài)共享。機組間無主備之分，各機組采集并共享各自的溫濕度，各 模塊根據(jù)自身的檢測的環(huán)境狀態(tài)運行不同的模式，以滿足區(qū)域負(fù)載不同的應(yīng)用場合。群控狀 態(tài)下，風(fēng)機可選擇同步調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，以維持風(fēng)量均衡，默認(rèn)選擇獨立調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，以匹配負(fù)載不 均勻的應(yīng)用場合。9.3運行模式的選擇在一定設(shè)計工況下，室內(nèi)側(cè)功耗是確定的，主要調(diào)節(jié)室外側(cè)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速、開啟噴淋、開 啟DX/CW補充冷源設(shè)備。開啟的順序和條件，應(yīng)視不同

13、地區(qū)、不同政策而定。增加室外側(cè)變 頻風(fēng)機轉(zhuǎn)速，增大換熱量，會增大風(fēng)機功率，但是可延長機組在空-空換熱狀態(tài)，減少水資 源的消耗；開啟噴淋，可以降低室外側(cè)冷凝溫度，同樣增加換熱量，在某些工況下可降低室 外側(cè)風(fēng)機功耗，從而達(dá)到增加水消耗、降低耗電量的作用；補充的DX/CW冷源系統(tǒng)，若是DX 系統(tǒng)提前開啟，從而可達(dá)到降低消耗水的目的。因此可以看到，軟件控制系統(tǒng)模式的切換和 開啟是可以根據(jù)數(shù)據(jù)中心當(dāng)?shù)氐那闆r而進(jìn)行靈活調(diào)整的。那么，決定優(yōu)先采用哪種模式的主要因素是什么呢？我們可以從以下幾個方面來考慮 這個問題：一是當(dāng)?shù)氐恼哂绊?，在某些地區(qū)，政府鼓勵數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展，給出較為優(yōu)惠 的電價，而水價較高，因此可以適當(dāng)減少水噴淋模式的運行，而更多的采用空空換熱和后備 DX冷源模式；二是當(dāng)?shù)氐馁Y源限制問題，在特別適合蒸發(fā)冷卻的地區(qū)，往往是由于當(dāng)?shù)厮?資源較為匱乏，因此空氣中相對濕度較低，蒸發(fā)冷空間潛力巨大。但是水資源匱乏地區(qū)，不 但水費昂貴，同時水資源難以持續(xù)保障，還有當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保壓力，這都造成必須盡量減少噴淋 模式的運行；三是當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)影響，若數(shù)據(jù)中心當(dāng)?shù)氐墓┧|(zhì)量特別差，會變相抬高過濾成 本，從而使得數(shù)據(jù)中心運營成本不斷抬升，因此這種情況下也需要盡量減少水噴淋模式和混 合模式的運行；四是當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)中心運維水平的限制，若運維團(tuán)隊不能