数据中心的间接蒸发自然冷却技术

发布于：2023-01-31 10:46:31 来自：暖通空调/制冷技术 [复制转发]

目前大型数据中心应用的间接蒸发自然冷却方式，与传统新风自然冷却及冷冻水冷却系统相比， 具有室内空气不受室外环境空气质量的影响、喷淋加湿空气不会影响室内湿度、过滤器维护成本低、耗水量少、节能水平高等特点和优势。 但是一般的间接蒸发冷却机组体积和占地面积都比较大。本期我们就一起来探讨下数据中心间接蒸发自然冷却技术的相关知识。

一、数据中心常用冷却技术有哪些？

《国家绿色数据中心先进适用技术产品目录（2020）》版，其中内部主要罗列了与数据中心相关的节能技术有： 蒸发冷却式冷水机组、氟泵技术、间接蒸发冷却技术及机组、热管冷却技术及空调、 热管冷却技术及空调 等。

二、间接蒸发冷却原理

间接蒸发冷却技术（Indirect evaporative cooling technology）简称IEC，间接蒸发冷却作为蒸发冷却的一种独特等湿降温方式，其基本原理是：利用直接蒸发冷却后的空气(称为二次空气)和水，通过换热器与室外空气进行热交换，实现新风(称为一次空气)冷却。由于空气不与水直接接触，其含湿量保持不变，一次空气变化过程是一个等湿降温过程。下图为间接蒸发冷却原理示意图。

三、间接蒸发冷却机组组成结构

间接蒸发系统由喷淋装置、换热芯体、室内风机、室外风机、机械制冷补充装置、控制系统等组成。

图3 间接蒸发冷却系统结构示意图

喷淋装置

喷淋装置由接水盘、循环水泵、喷洒系统、水位控制系统等要素组成。

换热芯体

换热芯体是系统重要的组成装置，构成两个互不相通的空气管道，借助两个通道的间壁，使一次空气得到冷却。

室内循环风机

根据负载变化实现风机变风量调节。

室外冷凝风机

根据环境温度变化实现变风量调节。

直流变频压缩机

根据室外温度的变化，实现冷量补充以满足负载需求。

四、间接蒸发冷却系统运行模式

蒸发冷却基于干湿球温差制冷，注重环境干球温度和湿球温度，主要存在三种工作模式：

1. 间接风风换热自然冷却模式（室外＜18℃）

在冬季室外温度低的情况下，上部室外侧气流进入机组。首先进行空气过滤。因为室外空气温度低，无需绝热蒸发所产生的制冷量足够在换热器内冷却服务器机房回风。经过换热器后，吸收热量的室外空气回到上部，由室外侧EC 风机墙排放到室外。在机组下部分，机房内部的热回风首先经过过滤，在热交换器中和室外空气进行热交换。冷却后的机房回风，经过室内侧EC 风机墙被送入服务器机房。

图干模式运行示意图

2. 间接蒸发自然冷却模式（干球温度＞18℃，湿球温度＜18℃）

在春秋季室外温度较低的情况下，上部室外侧气流进入机组。首先进行空气过滤。因为室外空气温度不够低，需要通过高压微雾喷淋进行绝热蒸发制冷的来补充制冷量。室外空气在换热器内冷却服务器机房回风，吸收热量的室外空气回到上部，由室外侧EC 风机墙排放到室外。在机组下部分，机房内部的热回风首先经过过滤，在热交换器中和室外空气进行热交换。冷却后的室内空气，经过室内侧EC 风机墙被送入服务器机房。

图湿模式运行示意图

3. 间接蒸发自然冷却+机械冷却的混合模式（湿球温度＞18℃）

在夏季室外温度高的情况下，上部室外侧气流进入机组。首先进行空气过滤。通过高压微雾喷淋进行绝热蒸发制冷来补充制冷量。室外空气在换热器内冷却服务器机房回风，吸收热量的室外空气回到上部，由室外侧EC 风机墙排放到室外。在机组下部分，机房内部的热回风首先经过过滤，在热交换器中和室外空气进行热交换。因为室外空气温度高，经过换热器冷却后的室内空气温度仍然未到达送风温度要求，还需要补充机械制冷。经过室内侧EC 风机墙后，因为机械制冷风阀关闭，机房回风只能再经过机械制冷盘管，经过制冷后机房回风达到设定送风温度后被送入服务器机房。

图混合模式运行示意图

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