必信低压比智能控制技术在数据中心的应用解析

引言

随着信息化进程的迅猛发展，中国数据中心建设已进入高速成长期，绿色数据中心的建设也在不断推进。相比传统的数据中心，建造和运转一座绿色数据中心会涉及到更多先进性技术和策略。其中，空调制冷系统是绿色数据中心基础建设的重要环节之一，空调系统的选配不仅关系到数据中心运行的稳定可靠性，还对整个数据中心的PUE 有着至关重要的影响。

2016 年 12 月 5 日，工信部发布了第一批《绿色数据中心先进适用技术目录》，其中，制冷冷却项目仅涉及 6 项，必信空调凭借其低压比智能控制技术，成功入选此目录，引领绿色数据中心最佳实践。

技术背景

数据中心全年不间断运行， 在运行的过程中会产生大量的热量，为了不影响数据设备的功能和寿命，就需要通过制冷设备及时将热量散到室外。数据中心的制冷设备需全年365 天 *24 小时不停运转 ，耗电量巨大，约占数据中心运行费用的40% ，因此高效地将热量散到室外是有效降低数据中心运行费用的重要方法，也是建设绿色数据中心不可或缺的重要因素。

数据中心机房需要维持的温度是相对固定的，而室外的环境温度是夏天温度高，冬天温度低。在春、秋、冬三季温度相对较低时，可以利用天然的低冷却水温度提高制冷系统的效率。而传统的制冷系统采用含油的轴承，在冷却水温度低的时候，冷冻油不能自然流到需要润滑的位置，需要人为增加冷凝温度维持冷冻油的有效工作，即传统冷水机不能充分利用环境温度低的高效运行条件，因而在过渡季节的耗电量仍然很大。

技术原理

低压比智能控制技术能充分发挥变频离心式压缩机的特性，通过实时计算制冷剂流量和当前压比来选择合理转速，实现机组制冷量与系统负荷的精确匹配，降低了系统能耗。该技术还可提升冷水机组能效，全年综合部分负荷能效（IPLV ）可达 14 以上。在传统含油制冷系统低环境温度无法降低压缩比继续运行时，基于该技术的磁悬浮冷水机组仍可正常运转，扩大了冷水机组的应用范围，使冷却系统在制冷工况与自由冷却工况之间自如转换。该技术还能对喘振、阻塞、电力故障、冷却等异常情况作出响应，确保机组可靠、稳定运转。此外，由于磁悬浮冷水机组不需要润滑油，冷水机组常规保养中必需的更换冷冻油等工作内容可以省却，也无需进油路检测和修理，降低了运维成本。

技术优势

l 运行范围广，可以在低冷却水温度下工作

数据中心机房内服务器因全年不间断运行而产生的大量热能需要空调设备全年365 天 *24 小时不停运转。因此，在空调选型时，不仅仅是夏季高温时期，其他季节的制冷工况都应考虑在内。下图为典型的数据中心全年运行工况图。图 1 中，Ⅰ区为制冷工况区域，需启动制冷机提供冷源；Ⅲ区为自由冷却工况区域，无需启动制冷机；Ⅱ区为制冷工况向自由冷却工况过渡的区域，在该区域内，普通冷水机组受相关技术的限制无法正常运行，即便运行也需要额外配置调节冷凝压力恒定的装置。机组在非常低的效率情况下强制运行，会导致费用高、风险大，机组容易损坏。

图1

图2

采用必信磁悬浮冷水机组就没有这方面的问题, 如图 2 所示，在冷却水温度较低的情况下，机组可以正常运行，且相较于传统机组运行范围广。此外，基于低压比智能控制技术的必信磁悬浮冷水机组还可以在更低的冷却水温度下正常运行，甚至做到冷却水进水温度与冷冻水出水温度保持持平，使制冷工况和自由冷却工况无缝对接，这样就摆脱了普通冷水机组在图 1 中Ⅱ区内需要依靠额外装置低效运行的尴尬局面。

l 热备份

必信磁悬浮机组采用独特设计，当某台压缩机出现故障时可单独拆下维修或更换，不影响整台机组的运行，使得整个系统设计有了充足的冗余备份，更加安全可靠。另外，在数据中心应用中，可将常用机组和备用机组同时开启运行，例如采用3 台常用机组和 1 台备用机组，平均每台机组能在75%的部分负荷下高效运行，既保证冷负荷的冗余备份，又提高了主机的运行效率。

l 能效高

一方面必信磁悬浮机组无油润滑，具有很高的运行效率；另一方面，基于低压比智能控制技术，当冷却水进水温度变化，特别是冷却水进水温度降低时，磁悬浮机组不会受到冷却水回水温度的限制，效率会逐步提升，提升幅度明显大于传统冷水机组，全年运行的情况下，可以最大程度节约能耗、节省费用。

近期，基于低压比智能控制技术的必信磁悬浮冷水机组在北京上海等多地的数据中心广泛运用，总装机容量近6000 冷吨。以北京某数据中心为例，经耗电量数据统计分析，相比改造前，改造后的主机全年运行节能量可达 20% ，实现节能量 299 万 kwh ，拥有良好的节能运行效果。

北京温泉镇三信时代IDC 机房

北京某数据中心机房

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必信磁悬浮机组拥有高效节能、绿色环保、安全可靠、灵活轻巧等优势，能解决传统制冷系统的高耗能等问题。必信磁悬浮空调技术的应用能为数据中心的建设带来全新的高效制冷解决方案，助力国家推进建设绿色数据中心的工作。

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