随着计算机技术的发展，其功能越来越强、操作速度越来越快，越来越小。但其电子元器件的排列越来越密集，使得电脑单位体积的散热越来越多。在中国人寿数据中心项目中，通过合理的空调系统设计，节省了大量的能源消耗。目前国内大部分数据中心的机房都采用风冷模块化空调，安装方便、系统简单可靠、漏水隐患小，但机房风冷模块化空调能效低。中国人寿数据中心项目采用冷冻水制冷方式，制冷站为数据中心及其辅助用房提供冷冻水制冷站按照Tier4标准设计，即地下三层建设两个完全物理隔离的制冷站。每个制冷站可以满足100％负荷下的制冷需求，并配有蓄冷装置以保证满足连续制冷的要求。主制冷机配有板式换热器，在过渡季节和冬季可利用室外冷空气进行部分或全部制冷，在北京地区运行时间为4 ~ 5个月。水冷式空调系统的基本框架我国北方冬季和过渡季节气温较低，合理利用室外自然冷源可以为数据中心降温。水侧节能器利用室外空气的低湿球温度产生低温冷却水，可以部分或完全满足数据中心的冷却需求。冷却水和冷冻水由板式热交换器分开、虽然间接自然冷却方案在操作和控制上比较复杂，但它可以避免冷却水直接进入机房专用空调的冷却盘管而造成的结垢。如果采用串联布置，当大气湿球温度低到足以使板式换热器满足部分负荷时，冷冻水可以由板式换热器部分冷却。在这种模式下，冷冻水依次流经板式换热器和冷水机组，经板式换热器冷却后的冷冻水再次进入冷水机组，继续下降到设定的冷冻水供水温度。该过程获得了自然冷却的大部分运行时间，代价是仅仅增加了将水输送到板式热交换器和冷却器所需的水泵的能量消耗。一旦湿球温度足够低以允许通过板式热交换器进行全部冷却，水流可以绕过水冷却器的蒸发器，以降低水泵的扬程和能量消耗。如图1所示，夏季运行条件1：电动阀M1／M4及V1／V4关闭、M2／M3及V2／V3打开，制冷机提供所有的冷却能力。过渡季节(当自然冷却不能满足所有冷却要求时)运行工况2：电动阀M1／M3及V1／V3关闭、M2／M4及V2／V4打开，冷却器和板式热交换器共同提供所需的冷却能力。冬季及过渡季节(当自然冷却可以满足所有冷却要求时)运行工况3：电动阀M2／M3及V2／V3关闭、Ml／M4及Vl／V4开启，板式热交换器提供所有冷却能力。根据北京的气候条件，部分和全部自然冷却条件的年运行时间比约为41％为了充分满足数据中心冷负荷的需求，室外空气的湿球温度一般比设计冷冻水温度低4~6~C 6 ~ C，这取决于冷却塔的冷却能力和板式换热器的换热温差。如果采用水侧省煤器方案，则需要换热温差更小的板式换热器和更大的冷却塔，必要时要用电动阀门控制不同路径的水流。控制系统需要密切监视运行状态的变化，以确保从冷水机组冷却到自然冷却的可靠性、无缝过渡。2冷水机组变频驱动系统节能数据中心冷水机组大部分时间在部分负荷下运行，最高效率点一般为60％～80％负荷。如果负荷降低，冷水机组的运行效率也会降低；离心式冷水机组采用变频调速装置后，控制系统可以同步调节导叶的开合度和电机转速，大大提高了冷水机组的运行效率。图2是具有或不具有逆变器的冷却器在不同负载比下的运行效率的比较。使用变频器后，离心式冷水机组主要从两个方面节能：一个是部分负荷运行下的节能，一个是冷却水温度低时的节能。2.1部分负荷下的节能运行通常在部分负荷下，定频离心式冷水机组通过调节导叶的开度来调节机组的输出制冷量，最高效率点通常为60％～80％负荷和负载降低，单位制冷量能耗显著增加；变频装置持续监控冷冻水的温度、冷却水温度设定点、制冷剂压力导向叶片的开度和电机转速等参数由自适应容量控制逻辑决定。它可以优化电机的转速和导叶的开度，使机组运行速度最小，效率最高，能耗最小。2.2节能在夜间或过渡季节冷却水温度较低的状态下，冷水机组的冷却水温度往往较低。定频冷水机要求恒定的工况，即恒定的蒸发压力和冷凝压力，但冷却水温度降低后冷凝压力会相应降低此时，为了满足离心式冷水机组的工作条件，只有通过调低进口导叶，降低输气量。从而调节离心式冷水机组的工作点以适应较低的冷凝压力以上调整会降低冷水机的效率，无端消耗更多的能源。使用变频器后，可以调节压缩机的转速以适应冷凝温度的变化，最大限度地利用冷却水温度低的节能效果，达到节能的目的。变频离心机组也可以通过变速和导流叶片来调节容量。该机组可以确定当时的工作点，选择相应的容量调节方式，准确预测喘振区，从而可以在l0使用％～100％在负载范围内避免“喘振”现象。3冷冻水供水温度和供回水温差系统节能当冷冻水供水温度提高到l2℃时，冷水机组的运行效率可提高15左右％当冷冻水供回水温差提高到6℃时，冷冻水泵的能耗会降低。冷水机组运行效率和冷冻水供水温度、通过分析图3和图4中的曲线，可以得出供水和回水温差之间的关系。图3是显示在恒定冷却水温差和冷却水温度的条件下，冷却器的冷却水供应温度对冷却器效率的影响的曲线。从图3可以看出，随着冷冻水供水温度的提高，冷水机组的运行效率也大大提高，因此提高冷冻水供水温度可以大大降低耗电量。常规空调系统的冷冻水供水温度一般设定为7℃，冷水机组的运行效率约为5.5；如果冷水供应温度升高到12℃％冷水机组的运行效率可达6.9。本工程设计冷冻水供水温度设定为10 ~ 12℃。从图4可以看出，冷水机组效率随冷冻水供回水温差变化的曲线非常平坦，即随着冷冻水温差的增大，冷水机组的运行效率变化不大。与这一特性相对应，冷冻水的供回水温差可以适当增大，一般为6 ~ 8℃，冷冻水的循环流量可以减少，从而降低冷冻水泵的能耗；冷冻水供回水管道的管径也可以相应减小，以减少空调系统的初投资。因为提高冷冻水供水温度会影响冷冻水机房专用空调的选择和除湿运行，需要在设计中解决。1)数据中心的计算机设备采用冷热通道的方式布置，并采取冷通道封闭等措施严格隔离寒冷、热风，保证冷通道冷风送风设计温度为17±1℃，热通道热风回风设计温度为29±1℃，湿度为20％～80％在此工况下，机房用主品牌冷冻水空调的制冷量基本达到或略超过标称制冷量，在选择空调时不需要放大空调型号就能满足机房的制冷需求。2)供水温度为12℃的冷冻水除湿能力不足，而是因为数据中心没有湿源(因为人们不经常在数据中心，所以可以忽略他们)湿空气的唯一来源是新风，所以送到数据中心的新风可以处理到室内空气的露点温度，保证室内空气的湿度不增加。4冷却水供水温度和供回水温差对系统节能的影响冷水机组运行过程中，如果冷却水温度发生变化，将直接影响机组的制冷量和能效特性。当冷却水温度降低时，由于冷却效果好，冷水机组会得到更低的冷凝温度，从而增加冷水机组的制冷量，提高冷水机组的效率(图5)从图6可以看出，随着冷却水温差的增大，冷水机组的运行效率明显下降。因此，冷却水温差的设计值不宜过大，一般为5 ~ 6℃。5冷冻水变频二次泵对系统节能的影响、二次泵的形式。主泵以恒定的频率和流量运行，以确保冷水机组的稳定运行；二级泵变频变流量运行，根据终端负荷变化自动调节。由于二级泵可以根据实际需要进行变频调节，大大降低了泵在部分负荷下的能耗。