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IDC機房空調(diào)節(jié)能實力分析
來源： 閱讀量：次 時間：2020-07-28
應(yīng)用實例
在北方某地區(qū)辦公樓進行實踐。該建筑位于二環(huán)內(nèi)，為2013年新建的辦公樓，由于需求，在一層和三層設(shè)置了數(shù)據(jù)機房，一層數(shù)據(jù)機房面積約為 563m2，夏季設(shè)計日冷負荷為 787kW，冬季設(shè)計日冷負荷為 623kW。三層數(shù)據(jù)機房面積為 475m2，夏季設(shè)計日冷負荷為 629kW，冬季設(shè)計日冷負荷為498kW。冬季由冷卻塔供給冷機冷卻水進行冷凍水制備，夏季則使用冰蓄冷機組提供冷凍水。目前三層采用冷凍水直供的水冷機組對數(shù)據(jù)機房進行供冷，由一臺新風(fēng)機組提供處理后的新風(fēng)。一層則采用五臺并聯(lián)的空調(diào)機組提供冷量，而冷凍水則直接供給空調(diào)機組。原有設(shè)計參數(shù)：全年溫度保持 23 ℃，而相對濕度維持在40%～55%。
對該項目的特點進行分析和總結(jié)后，主要有以下一些特點和問題：本項目處于寒冷地區(qū)，冬天有較大節(jié)能潛力，而該項目目前主要采用電制冷方式，沒有利用自然冷源。數(shù)據(jù)機房和對應(yīng)空調(diào)機房空間有限，屋頂無新增冷卻塔位置。所有的刀片式服務(wù)器均需 24小時運行，無法進行停機調(diào)整，且初投資較為有限。目前一層具備增大冬季和過渡季新風(fēng)引入的能力。針對現(xiàn)狀，對以上技術(shù)初篩之后，得到如下三個方案：
方案一
新風(fēng)擴容與熱管技術(shù)結(jié)合的方案。一層空調(diào)機組將經(jīng)過擴容，盡可能引入較多的新風(fēng)，從而降低熱管機組的負荷需求，而熱管室外機采用風(fēng)冷形式，接入空調(diào)箱。
該方案安裝方便，適應(yīng)性較強，尤其在干燥地區(qū)節(jié)能顯著。該方案需要空間放置風(fēng)冷室外機，在室內(nèi)與換熱器換熱后，將冷量傳入空調(diào)機組。經(jīng)現(xiàn)場勘查，地下一層的室外具備一定布置條件。該方案節(jié)能性較好，但熱管換熱器的室外機需要較近地點進行布置，如按現(xiàn)場條件實施，管線較長，管線造價較水系統(tǒng)和常規(guī)制冷劑系統(tǒng)造價要昂貴許多。
方案二
新風(fēng)擴容與冷卻塔免費供冷結(jié)合的方案。容積式換熱器可滿足冬季的使用要求，低于零度需要增加電伴熱，需要增加一定能耗來保證全年運行?？蓪Q熱器和水泵集中放置于設(shè)備機房。換熱器設(shè)計時需要考慮冷卻水水質(zhì)可能帶來的管堵等問題。
當在冬季室外處于較低溫時，通過冷卻塔得到的冷卻水溫度能夠滿足數(shù)據(jù)機房的制冷需求，此時將冷卻水管路切換至換熱器，直接將室內(nèi)冷凍循環(huán)水冷卻，而不需開啟冷水機組，達到節(jié)約能耗的目的。因為電伴熱的原因以及冷卻塔同時使用時間的限制，節(jié)能量較小，但是對于原系統(tǒng)的拆改量較少，系統(tǒng)控制較為簡單。
方案三
雙系統(tǒng)并聯(lián)方案。其中室內(nèi)外一體機供回水接入現(xiàn)有水系統(tǒng)中的冷凍側(cè)，冬季機組供水水溫較低時，直接利用機組供水作為冷凍水，同時冷水機組側(cè)停止工作。過渡季機組供水水溫升高，但未超過系統(tǒng)回水設(shè)計溫度時，可用于冷卻冷凍水，冷水機組側(cè)同時工作，但是能夠以較少機頭進行運行，由于負荷較小，可讓冷卻塔在過渡季這種模式下不使用噴淋模式，減少因此帶來的冷卻塔散發(fā)霧氣的問題。夏季和過渡季室外氣溫較高時，按原有設(shè)計，以冷卻塔配合建筑原有的冷機或蓄冷系統(tǒng)工作。該方案在嚴寒及寒冷地區(qū)應(yīng)用時需要注意換熱器的設(shè)計應(yīng)考慮冬季防凍問題，主要措施為冬季和低于零度的過渡季運行時應(yīng)開啟主管道電加熱，在換熱器管道匯管處增加電加熱的防護措施，防止極限天氣下極低氣溫對設(shè)備造成損害。該方案的另外一個問題是存在較多閥門，整體控制相對復(fù)雜。
對以上三個方案進行經(jīng)濟性分析，比較初投資和估算節(jié)能量得到的靜態(tài)回收期。計算時，根據(jù)該市氣象數(shù)據(jù)，主要考慮冬季 90天與過渡季 30天的節(jié)能量。過渡季其他時間自然冷源供冷能力較弱。結(jié)果如圖 7所示。節(jié)能量計算為室內(nèi)外一體機自身 120天的風(fēng)機能耗、輸配系統(tǒng) 120天能耗、過渡季和冬季開啟的冷機、冷卻塔、電加熱發(fā)生的能耗總和與之前未采用改造的冷機、冷卻塔以及輸配系統(tǒng)120天能耗的差值。初投資則要考慮設(shè)計、施工成本以及設(shè)備造價等。
結(jié)合項目場地特點和以上技術(shù)和經(jīng)濟性比較，可以看到，方案一的初投資最高，但年節(jié)能量也最大，靜態(tài)回收期最短，大約為 4年左右，方案二投資較高，年節(jié)能量最少，大約為 4年半左右，方案三投資最少，年節(jié)能量較高，回收期略長于方案一。
根據(jù)實際項目的現(xiàn)場條件和業(yè)主、運營方的實施難易度進行綜合評估，方案三整體的安全性和可靠性較高，且初投資較少，實施具備足夠的場地條件，最終該項目選擇方案三進行實施，目前已經(jīng)進入設(shè)計和進一步實施階段。
結(jié)論
數(shù)據(jù)機房制冷空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造一般分為項目特點分析、空調(diào)技術(shù)篩選以及進一步細化比選三個階段。對具體項目需要結(jié)合氣象數(shù)據(jù)分析其負荷特點和節(jié)能潛力，同時應(yīng)考慮其場地和投資方面的一些特點；在初篩時，主要考慮可行性和安全性，同時兼顧經(jīng)濟性和換熱效率；比選時需對重要經(jīng)濟指標和適用性進行評估和對比，權(quán)衡后提出最終方案。
在對一實際工程項目的數(shù)據(jù)機房進行節(jié)能改造的實踐中，運用上述設(shè)計流程，對三種方案進行了經(jīng)濟性方面的分析對比，最終確定了最優(yōu)的改造設(shè)計方案。本文的主要結(jié)論和建議可為既有建筑數(shù)據(jù)機房的節(jié)能改造提供設(shè)計參考。
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