数据机房节能空调应用概论（二）
数据机房节能空调技术介绍
1、机房制冷双回路热管空调一体机
机房制冷双回路热管空调一体机是专为数据中心及通信基站节能而设计的节能产品，有效地解决高热密度环境空调能耗高的难题。机组能够根据机房室内外温差，自动选择空调制冷模式或热管模式运行。机组结构整体型，应用于各类通讯机房、数据中心、通信基站、政府和金融系统机房。
工作原理
热管模式：当室内、外温度差15℃时，机组自动切换进入热管换热模式运行，此时机组的综合能效比达10.0以上。
空调制冷模式：当室外温度较高或室内负荷较大，自然冷源无法满足机房降温需求时，机组自动切换至空调制冷模式运行。此时，热管系统的节能模式自动关闭，空调制冷系统开启。
热管室内端为蒸发端，室外端为冷凝端，当室外蒸发端受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸汽在微小的压力差下上升至室外冷凝段遇冷凝结成液体并且释放出大量的热量。凝结液体在沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发端，这样就完成了一个闭合循环，从而将大量的热量从室内传递到室外。当满足热管开启的条件时，热管整个工作过程没有压缩机参与，仅为室内和室外风机开启即可工作，因此节能效果显著。综合能效比可达到6左右。
2、微功耗散热机柜热管背板空调
热管背板空调产品是基于目前机房及发展存在的高密散热、局部过热、高空调能耗、空间利用率等问题而提出解决方案进行开发的一种高效冷却系统产品，提供一种更优的解决方案。
工作原理
由热管背板制冷终端、冷量分配单元（CDU）、冷源设备组成。系统工作时，服务器排出的热风与安装在机柜背后的制冷终端内的工质间接进行热交换后变成冷风排到室内环境。制冷终端内循环工质通过相变传热，受热由液态变成气态，由气体管路将热量带到CDU中，在CDU内与室外系统的冷源设备提供的冷水进行热交换，循环工质受冷由气态变成液态，依靠自身重力沿制冷剂液体管路流回制冷终端完成一个的热力循环，热量的传递依此顺序源源不断的传递到室外。
3、自然冷源机房专用冷水机组
板管蒸发冷却式自然冷源(FreeCooling)机房专用冷水机组是以空气作为冷源，以水作为传热介质，并在过度性季节和冬季利用室外冷空气自然冷源进行节能运行的制冷机组。安装时将空调机组直接置于屋顶或室外空间，无需专用机房和冷却塔，广泛应用于数据中心(IDC)和电子、化工、轻工、冶金医药卫生等需要全年制冷的场所。
FreeCooling自然冷源
如果当室外环境温度比室内环境温度还要低呢?是否可利用室外低温空气的“冷量”？FreeCooling的原理是充分利用室外低温环境温度特性给室内制冷，在低温环境中停止压缩机运行，通过冷冻水与外界低温环境热交换和制冷剂相态变化实现高效冷却，大幅度降低空调功耗。
工作原理
由热管背板制冷终端、冷量分配单元（CDU）、冷源设备组成。系统工作时，服务器排出的热风与安装在机柜背后的制冷终端内的工质间接进行热交换后变成冷风排到室内环境。制冷终端内循环工质通过相变传热，受热由液态变成气态，由气体管路将热量带到CDU中，在CDU内与室外系统的冷源设备提供的冷水进行热交换，循环工质受冷由气态变成液态，依靠自身重力沿制冷剂液体管路流回制冷终端完成一个的热力循环，热量的传递依此顺序源源不断的传递到室外。
应用案例：1
中国电信武汉分公司机房制冷双回路热管空调一体机
?系统概述
机房制冷双回路热管空调一体机是专为数据中心及通信基站节能而设计的节能产品，有效地解决高热密度环境空调能耗高的难题。机组能够根据机房室内外温差，自动选择空调制冷模式或热管模式运行。机组结构上整体型，应用于各类通讯机房、数据中心、通信基站、政府和金融系统机房。
?系统功能
热管制冷模式：当室内、外温度差15℃时，机组自动切换进入热管换热模式运行，此时机组的综合能效比达10.0以上。
空调制冷模式：当室外温度较高或室内负荷较大，自然冷源无法满足机房降温需求时，机组自动切换至空调制冷模式运行。此时，热管系统的节能模式自动关闭，空调制冷系统开启。
?使用效果
通过在武汉电信黄浦路三楼传输机房进行安装长期监测，采用3台制冷量12.5kw的带能耗监控的机房制冷双回路热管空调一体机替代3台传统制冷量为12.5kw左右的空调工作，根据机房电表统计数据，在一月份室外温度1-5℃时，节电率为75%；在二月份室外温度8-15℃时，节电率为36%，全年综合节电率达到28%以上，是一种具有显著节能效果的机房制冷双回路热管空调一体机。
应用案例：2
中国电信湖北公司热管背板空调系统改造工程项目
?系统描述
改造前原有机房采用风冷型机房专用空调，即室内采用带压缩机的风冷型精密空调，地板下送风，从机架正面为机架提供冷风，热风经过对流回到空调内。室外采用风冷冷凝器散热。采用风冷型精密空调受室外环境温度影响较大，室温较低，但机柜内热量不能散去且耗电量大。
改造后采用热管空调室外机+热管背板形式的空调系统，在室外温度低于10摄氏度时，采用自然冷却系统；当室外气温大于10℃时，采用压缩机制冷模式，额定工况主机COP大于4，大于国家一级能效；四级能量调节等级，自动调节。
?使用效果
通过机房热管背板空调系统改造后，解决了机房尤其是机柜内局部过热现象，由于优化了机房气流组织，节能率高，机房原有老旧空调可停用部分，大幅降低机房能耗，该数据中心机房PUE指标降低至1.35以下，综合节能率达60%以上。
应用案例：3
天津移动数据机房解决方案
该项目采用板管蒸发冷却式自然冷源机组，板管蒸发冷却式自然冷源（FreeCooling）机房专用冷水机组是以空气作为冷源，以水作为传热介质，并在过度性季节和冬季利用室外冷空气自然冷源进行节能运行的制冷机组。安装时将空调机组直接置于屋顶或室外空间，无需专用机房和冷却塔。
春、冬季制冷能效比高达20-30；冬季可在零下23℃低温下正常工作；高智能自动控制；适用于高热建筑空间，如大型建筑内区、高显热数据机房。
专家介绍
刘汉奎
中国节能减排中心节电产业联盟高级专家
华中科技大学研究生创新创业基地荣誉导师
湖北兴致天下信息技术有限公司董事长
能效验证
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