广东申菱环境系统股份有限公司
摘要：水蓄冷是应急冷源应用的主要形式，而数据中心的主要作用是为电子信息设备提供运行环境的一大场所。将水蓄冷技术应用到数据中心当中，需注重节能的实现，这样才能够使数据中心的价值作用得到有效体现。本课题在分析水蓄冷技术和数据中心两者之间的关联性的基础上，进一步对水蓄冷技术在数据中心的节能应用进行分析，以期为水蓄冷技术应用价值的体现及数据中心节能的实现提供一些具有价值的参考建议。
关键词：水蓄冷技术；数据中心；节能
在电子信息设备中，数据中心起到了支撑性的作用，能够为电子信息设备提供相对应的运行环境。而基于数据中心，需进行多类IT设备的安装，包括：数据处理设备、数据传输设备以及网络通讯设备等。而对于其中的IT设备及电子元器件，一般对环境温度较为敏感，为了使数据中心实现有效节能，便有必要注重相应技术的实施[1]。水蓄冷技术，是一类应用水的显热进一步存储冷热的蓄能技术，该项技术在原理上非常简单，且运行具备稳定的优势，合理科学地应用到数据中心当中，能够起到节能的效果。所以，有必要针对“水蓄冷技术在数据中心的节能”这一课题进行深入研究。
一、水蓄冷技术和数据中心之间的关联性分析
水蓄冷技术和数据中心之间存在较为密切的关联性，要想将水蓄冷技术应用到数据中心实现节能，便有必要了解两者之间的关联性。总结起来，水蓄冷技术和数据中心之间的关联性如下：
（一）水蓄冷技术能够为数据中心提供持续制冷
当数据中心的环境温度上升的情况下，会导致服务器机柜宕机，在这样的情况下，数据机房内设备的温度会比设备可承受的最高温度高出许多，进而导致设备出现停机的状况。但在制冷系统发生中断的情况下，环境温度的上升程度会因为设备负载情况的不同而存在差异。有研究机构基于负载条件不同的情况下，对制冷出现中断时，针对环境温度的变化过程进行现场测试及统计，结果显示：在机房的热密度达至3kW/m2到4.5kW/m2的情况下，机柜的进风温度平均值在5分钟范围内能改升高到15℃到28℃，并且基于短时间内引发服务器故障[2]。值得注意的是，大部分新建的数据中心的热密度均已达到或者超过上述提到的各项数值。
从实际情况来看，IT设备和电子元器件对环境温度存在较高的敏感程度，短时间的制冷终端低密度机房可以承受，但是基于此状况下设备的可靠性及处理能力会相对应下降，进一步使故障发生的几率在很大程度上提升；并且，针对中高密度机房来说，发生故障的可能性增加，严重情况下会导致业务发生中断。所以，考虑到IT设备能够处于稳定、正常的运行状态，对于可靠性要求高的数据中心，便需要具备持续制冷的能力，而水蓄冷技术恰好能够为数据中心提供持续制冷。
（二）水蓄冷技术的应用可有效实现数据中心的节能
对于水蓄冷技术来说，是一类对水的显热加以利用，进一步存储冷热的蓄能技术，即：基于充、放冷的条件下时，通过蓄冷装置的供回水温差，使冷热量的存储得到有效实现。水蓄冷技术具备原理简单、运行稳定的优势，因此该项技术的应用广泛。有学者经研究发现：水蓄冷系统的成本会在水蓄冷罐体积增加的情况下而降低；如果水蓄冷体积＞760m3，应用水蓄冷系统的经济性要比其他相变蓄冷方法更优[3]。所以，基于大型的数据中心空调系统当中，水蓄冷系统具备较为突出的经济优势。
从数据中心的运行情况来看，存在较高的热负荷，同时瞬间的用冷量偏大，相变蓄冷的方法难以负荷快速、巨大的用冷需求。所以，水蓄冷技术可作为数据中心的应急冷源；基于数据中心运行过程中，应用水蓄冷技术，无需外加进行蓄冷冷源的配置，采取直接的方式应用原有的备份冷水机组，基于紧急条件下，能够实现无缝启动供冷，使数据中心快速、持续以及稳定的供冷需求得到有效满足。总之，蓄冷技术的应用可有效实现数据中心的节能；因此，需对水蓄冷技术的应用充分重视。
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二、水蓄冷技术在数据中心的节能分析
在上述分析过程中，对水蓄冷技术和数据中心两者之间的关系有了一定的了解。因此，有必要合理科学地应用水蓄冷技术，使数据中心的节能效果增强。具体应用内容如下：
（一）将水蓄冷作为空调系统的应急冷源
针对数据中心的持续制冷，其中的水蓄冷应用模式具备两类：其一，开式蓄冷；其二，闭式蓄冷。对于其中的开式蓄冷系统技术来说，相对闭式蓄冷系统技术更为成熟，同时在冷水分层效果上更加，在造价上相对偏低。所以，对于数据中心空调系统来说，可择优选取开式蓄冷系统技术。并且，在设计过程中，一般会把开式罐并联到空调系统当中，使水系统定压的效果增强，进而使其液位高度能够比系统最高点高；对于罐体直径，则以系统的实际需求为依据，进而加以确定，确保开式罐的高径腐恶实际需求，进一步提高蓄冷的效果。通常情况下，数据中心所选取的开式罐蓄水容积＞300m3，高径比一般＞3，蓄冷效率一般维持在＞85%[4]。
（二）节能实际应用分析
（1）对于大型的数据中心来说，通常使用离心式冷水机组，而对于离心式压缩机来说，是速度型压缩机，在地吸入冷媒气体进行做功的条件下，使气体的速度提升，进而基于压缩机排气口通过扩压腔，使冷媒气体的速度动能向压力能进行转化，进一步置入冷凝器当中通过冷凝而达到降温的目的。
（2）对于离心式冷水机组来说，一般经过导叶对电机调节开度加以执行，进一步使容量得到有效控制。在制冷负荷降低至一定程度的条件下，制冷剂流量会下降，这样扩压腔的压力会比冷凝压力低，当制冷剂的循环压差不足的情况，会导致制冷剂出现倒流的情况，进而出现喘振的问题，最终使压缩机的导叶受到严重的损害。对于数据中心，基于起始运行的条件下，制冷负荷在某些时刻仅为额定负荷的15%到20%左右；在出现这些状况的条件下，有必要暂停冷水机组的工作，应用蓄冷罐完成相应的供冷作业，进而使冷水机组得到有效保护，并使其运行的效率得到有效提升。
（3）对于水蓄冷空调系统来说，具备削峰填谷的作用，所以在空调系统当中有必要对节能运行模式设计加以考虑，在空调系统当中进行1个正处于使用的蓄冷罐，同时准备1个备用的蓄冷罐；基于夜间，对备用冷机加以应用，然后对冷水进行制备，进一步基于蓄冷罐当中存储好；在日间应用蓄冷罐存储的冷量做好相应的放冷作业[5]。如果是前期低负荷运行状态，由蓄冷罐负责末端的所有用冷需求；在后期负荷增大的情况下，蓄冷罐承担末端部分时段的用冷需求。如此，便能够使备用的冷水机组得到有效利用，同时还能够使应急蓄冷系统得到有效利用，使冷水机组部分负荷运行得到有效避免，促进了运行效率的提升，并起到了节能的效果。
三、结语
通过本课题的探究，认识到水蓄冷技术和数据中心之间存在较为明显的联系，一方面，水蓄冷技术能够为数据中心提供持续制冷；另一方面，水蓄冷技术的应用可有效实现数据中心的节能。因此，有必要合理科学地应用水蓄冷技术，提高数据中心在应用过程中的节能效果，进一步使数据中心工作效率及质量均能够得到有效提升。
参考文献：
[1]王子彪，熊伟，刘艺唯，江晨阳，朱晨宇.热管-蓄冷空调系统在数据中心的节能应用方案研究[J].制冷与空调，2015，09：71-74.
[2]段轶伊.水蓄冷技术在数据中心的应用实例分析[J].制冷与空调，2015，09：81-86.
[3]黄庆河，曹连华，蔡宇.水蓄冷技术在数据中心的应用研究[J].暖通空调，2016，10：1-4.
[4]陈港.水蓄冷技术在严寒地区商业中心的应用[J].低温建筑技术，2013，05：130-132.
[5]吴晓晖.自然冷却技术在国内数据中心的应用及节能分析[J].智能建筑与城市信息，2014，02：39-42.
论文作者:罗灿
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/10
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