數據中心蓄冷罐的原理及作用

2022-02-10     來源:西安易筑機電工業化科技有限公司

技術原理

利用夜間谷段電力的低電價,利用數據中心的冷水機組、冷水循環水泵、冷卻循環水泵等設備的備用機組進行工作,將儲水罐中的水制冷到5℃以下,并在白天電價較高的峰段電力期間將蓄藏的低溫冷凍水釋放出來供空調系統制冷使用,對電網來說達到削峰填谷的目的,對數據中心來說達到降低電費的目的。

實施水蓄冷的基本條件

水蓄冷系統優勢


蓄冷系統根據其常用蓄冷介質不同可分為水蓄冷、冰蓄冷。水蓄冷系統有單位體積蓄冷量小,冷槽體積龐大,冷損耗大等缺點,盡管如此,水蓄冷系統因其如下優勢依舊在數據中心得到廣泛應用。

一、水蓄冷蓄冷溫度與冷凍水供水溫度接近,放冷速度快,即需即供,無時間延遲;

二、水蓄冷因所需蒸發溫度高,故較冰蓄冷耗電量低,運行費用低,且也無需選用雙工況機組;

三、水蓄冷系統結構簡單,運行簡便,易于操作,故障率低。

蓄冷容量計算



數據中心蓄冷裝置供應冷凍水的時間不應小于不間斷電源設備的供電時間,而國標規定的A級數據中心不間斷電源系統電池最少備用時間為15min。故方案設計時,按滿足空調系統15分鐘運行要求計算。

蓄冷罐運行時,蓄冷量計算為:

V=3600×Q/Δt×ρ×Cp×FOM×av

其中除ρ蓄冷水密度(1000kg/m3)、Cp冷水比熱容(4.18kJ/kg×℃)為定值外,其余均為直接影響蓄冷罐最終容積的變量,如Q蓄冷量(RT)、Δt放冷回水溫度與蓄冷進水溫度間的溫差、FOM蓄冷罐保溫效率、av蓄冷罐容積效率。

水蓄冷的應用形式


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水蓄冷的應用形式可分為:閉式承壓蓄冷罐模式和開式蓄冷罐蓄冷模式。在早期數據中心應用中,閉式蓄冷罐串聯接入主要用于空調系統的容災備份,蓄冷罐內的冷水持續流動以保證隨時保有備用的蓄冷量供應。此方案響應速度快,但是冷凍循環水一直需要經過水管,增加了設備能耗,同時設備承壓,也增加的初投資,開式蓄冷罐蓄冷模式,并聯接入,蓄冷罐既作為負荷末端,也作為供冷源。此方案需要比運行溫度更低的蓄冷溫度,蓄冷體積小,系統并聯也方便維修。

隨著大型數據中心基礎設施構架設計的不斷優化與完善,水蓄冷空調已經作為水系統重要的應急冷源而被廣泛應用。無論哪種蓄冷方式、運行模式及控制策略,都有其相適用的應用環境。前期方案設計階段和數據中心測試驗證階段都需對制冷空調系統能否應對可能的突發狀況進行全年考量,以滿足數據中心相應的設計等級要求,并確保在故障發生時,蓄冷系統能及時投入循環系統得到應用。

文章參考文件:水蓄冷技術概述、淺談水蓄冷技術在數據中心的應用


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