獨(dú)孤九劍第四劍

破鞭式：破解諸般長索、短鞭、三節(jié)棍、鍊子槍、鐵鏈、漁網(wǎng)、飛錘、流星種種軟兵刃

第三篇文章講述了Google數(shù)據(jù)中心采用頂置空調(diào)，降低了模塊內(nèi)熱損失及送回風(fēng)阻力，大大降低了末端空調(diào)的功耗。本章（第四篇）主要講述Google數(shù)據(jù)中心如何來降低水泵的功率。

水泵有效功率為水泵的揚(yáng)程、質(zhì)量流量、重力加速度三者的乘積：

Ρe=ρgQH

ρ:泵輸送液體的密度

g:重力加速度

H:水泵的揚(yáng)程

Q:水泵的流量

泵的功率通常指輸入功率，即原動機(jī)傳到泵軸上的功率，故又稱軸功率，用P表示：

P=Ρe/η

其中η值為水泵效率，一般取值為0.75~0.88之間。

從水泵軸功率計(jì)算公式來看，影響到水泵功率的主要為水泵揚(yáng)程、流量和效率三個(gè)方面。根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)換熱量公式:

Q=cm?t

Q：系統(tǒng)的換熱量

c：水的比熱

m：系統(tǒng)的質(zhì)量流量

?t：系統(tǒng)的換熱溫差

從上述三個(gè)公式綜合分析，在空調(diào)系統(tǒng)換熱量一定情況下，系統(tǒng)流量和系統(tǒng)換熱溫差成反比，換熱溫差越大，系統(tǒng)的流量越小，對應(yīng)的水泵功率也會越小。

基于數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)，筆者參與海外數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目，對于空調(diào)水泵功率的優(yōu)化，做了如下優(yōu)化設(shè)置：

• 冷凍水系統(tǒng)：冷凍水溫差由國內(nèi)5℃~7℃換熱溫差，調(diào)整到8℃~10℃ 換熱溫差。在相同的空調(diào)負(fù)荷下，冷凍水泵的能耗可以降低約25%~30%。

  
  

•  冷卻水系統(tǒng)：冷卻水溫差由國內(nèi)的5℃~6℃，調(diào)整為8℃換熱溫差。在相同空調(diào)負(fù)荷下，冷卻水泵能耗可以降低約30%。

系統(tǒng)阻力優(yōu)化：

• 盡量讓冷凍站與冷卻塔貼近布置，降低冷卻水系統(tǒng)沿程阻力。冷凍站放置于屋頂或布置為單層建筑。

  
  

• 降低獨(dú)立運(yùn)行空調(diào)系統(tǒng)的規(guī)模。盡量將空調(diào)系統(tǒng)小型化、模組化，降低冷凍水的輸送距離。

  
  

• 使用制冷量比較小的冷水機(jī)組，通過增大冷水機(jī)組換熱器來降低設(shè)備局部阻力。

  
  

• 增大末端空調(diào)機(jī)組換熱面積，降低水流量和水阻力，從而降低末端機(jī)組局部阻力。

各個(gè)設(shè)備的阻力優(yōu)化值如下圖所示：

通過優(yōu)化系統(tǒng)和設(shè)備的阻力，以及降低系統(tǒng)流量，將水泵能耗降低至原有設(shè)備能耗的50%，大大提高系統(tǒng)能效水平。

采用大溫差的成本分析：

對于目前數(shù)據(jù)中心常規(guī)6℃溫差的冷凍水而言，其空調(diào)系統(tǒng)各個(gè)部分的成本組成如下圖所示：

由于數(shù)據(jù)中心管路和閥門有大量冗余，其管道閥門成本接近系統(tǒng)成本的40%。采用大溫差系統(tǒng)，可以明顯降低管路和閥門系統(tǒng)的成本，項(xiàng)目整體成本可以降低。

但是采用大溫差系統(tǒng)，如果空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備類型太多，如房間級空調(diào)、列間空調(diào)、頂置空調(diào)、風(fēng)墻空調(diào)，空調(diào)形式和空調(diào)阻力差異太大，會造成空調(diào)末端水力不平衡，設(shè)備流量偏差太大，給運(yùn)營造成比較大風(fēng)險(xiǎn)。

所以目前比較大型的數(shù)據(jù)中心，若末端空調(diào)形式太多，一般冷凍水供回水溫差設(shè)計(jì)值都偏?。?~6℃），空調(diào)末端形式比較少、系統(tǒng)規(guī)模偏小的冷凍水系統(tǒng)，一般采用大溫差系統(tǒng)（8~10℃）。

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