丹佛斯：從元件到系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)中心冷卻提供完備解決方案
隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心建設(shè)越來越強調(diào)大數(shù)據(jù)運算和可靠、安全運行，而數(shù)據(jù)中心在能耗方面的考量也成為冷卻技術(shù)發(fā)展水平的標志。
數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計高峰論壇于7月7-8日在上海成功舉行。節(jié)能環(huán)保企業(yè)丹佛斯深入?yún)⑴c了本次活動。丹佛斯為近兩百名數(shù)據(jù)中心同仁帶來了“數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)制冷系統(tǒng)高能效解決方案”主題演講，從數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)發(fā)展趨勢到服務(wù)器熱密度及硬件安全所帶來的挑戰(zhàn)，以深入淺出的方式為行業(yè)同仁帶來了丹佛斯的解決之道。
在論壇期間，本刊有幸對丹佛斯制冷事業(yè)部高級銷售總監(jiān)施俊先生進行了專訪，與他深入討論了丹佛斯在數(shù)據(jù)中心冷卻領(lǐng)域的點點滴滴。
《暖通空調(diào)資訊》：數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)發(fā)展趨勢是什么？
施?。簷C房空調(diào)的特點明確：機房發(fā)熱量大，有時甚至可達30kW/m3，發(fā)熱量過高就可能導(dǎo)致機房設(shè)備出現(xiàn)宕機等問題，故需要全年制冷；高顯熱比，機房的熱量主要是顯熱，顯熱比一般在0.9以上；高能效比，大部分機房空調(diào)采用渦旋式壓縮機，COP最大可以達到5.6，整機的能效比可達到3.0以上；高精度設(shè)計，不僅要求對溫度可以調(diào)節(jié)，也要求可以對濕度進行有效調(diào)節(jié)，機房空調(diào)一般要求溫度精度達±2℃，濕度精度±5%，高精度機房空調(diào)甚至可以溫度精度達到±0.5℃，濕度精度達到±2%；高可靠性，機房最注重的就是可靠性，全年8760小時需要無故障運行。綜上內(nèi)容，數(shù)據(jù)中心冷卻在高效、節(jié)能的基礎(chǔ)上要求零部件的可靠性高，能經(jīng)得起運行環(huán)境的嚴苛要求。同時，零部件的控制精度要高，反應(yīng)速度要快，以滿足房間負荷變化時，快速提供相匹配制冷量的需求。
目前我國各類機房用電量已超過1000億度，接近全國總電耗的2%，而機房能耗水平偏高，機房冷卻有30-60%的節(jié)能空間，是我國節(jié)能減排的重要領(lǐng)域。同時，我國數(shù)據(jù)中心冷卻也有諸多不同于歐美發(fā)達國家的特點值得我們關(guān)注：氣候環(huán)境跨度大，有寒冷、干燥地區(qū)，也有炎熱高濕地區(qū)；大氣環(huán)境相對惡劣，空氣中粉塵、硫化物等含量高等等，因此需要我們相應(yīng)深入研究并發(fā)展出一套適合中國氣候特點和機房特點的冷卻技術(shù)體系。未能“因地制宜”也是我國數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)水平相對落后的一個根本原因，拿PUE（能源利用效率）來說，歐美國家的平均水平在1.2-1.8，而國內(nèi)的PUE卻遠遠高于這個水平，雖然我國在綠色數(shù)據(jù)中心方面已經(jīng)做了大量的工作，但仍有很大的發(fā)展空間。
《暖通空調(diào)資訊》：服務(wù)器熱密度為數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)帶來了哪些挑戰(zhàn)？
施?。悍?wù)器熱密度的提高，對于機房空調(diào)排熱能力提出了更高的技術(shù)要求。傳統(tǒng)的風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足制冷負荷的需求，需要引入各種新的制冷方式，如針對芯片的液體冷卻或者水冷卻等。同時精密空調(diào)冷卻系統(tǒng)需要具有更高的靈活性，來應(yīng)對服務(wù)器熱密度的變化。丹佛斯的膨脹閥和變頻壓縮機可根據(jù)傳感器電子信號快速響應(yīng)溫度和壓力的波動，達到精確控制溫度的功能。
《暖通空調(diào)資訊》：服務(wù)器的硬件安全一直以來都是數(shù)據(jù)中心最為關(guān)鍵的一部分，對此丹佛斯有何解決方案？
施?。旱し鹚乖诳照{(diào)元件的選型上也為數(shù)據(jù)中心冷卻的行業(yè)伙伴提供優(yōu)化選型方案。換熱器方面，丹佛斯推薦采用微通道換熱器產(chǎn)品，因為微通道換熱器有其精確的溫度控制功能、優(yōu)秀的換熱性能以及緊湊的結(jié)構(gòu)，使得機房空調(diào)在保護終端客戶敏感設(shè)備的同時，也可節(jié)省空間和電費。此外，與同類的銅管翅片式換熱器相比，丹佛斯微通道換熱器所需的制冷劑充注量可減少30%，從而更加有利于環(huán)境保護；在節(jié)流控制方面，丹佛斯實現(xiàn)精確控制。經(jīng)測算，以上產(chǎn)品的應(yīng)用可帶來15%以上的節(jié)能。應(yīng)用變頻壓縮機技術(shù)幫助機房空調(diào)實現(xiàn)更高能效和精密控溫，目前是丹佛斯商用壓縮機在該領(lǐng)域關(guān)注的重點，已應(yīng)用的壓縮機產(chǎn)品包括VZH直流變頻渦旋，VTZ變頻活塞等。丹佛斯不但在直流變頻渦旋新產(chǎn)品開發(fā)中將機房空調(diào)作為重點目標應(yīng)用，也會在現(xiàn)有產(chǎn)品方案基礎(chǔ)上針對機房空調(diào)需求做出技術(shù)優(yōu)化。
《暖通空調(diào)資訊》：數(shù)據(jù)中心對于環(huán)境帶來了哪些影響？
施?。号c舒適性空調(diào)一樣，在精密空調(diào)系統(tǒng)中，市場中依然存在著不少使用傳統(tǒng)冷媒的系統(tǒng)，如R22等，丹佛斯致力于為市場帶來零ODP環(huán)保冷媒的轉(zhuǎn)變，例如目前的R410A壓縮機。同時因為冷卻系統(tǒng)耗能占數(shù)據(jù)中心的40%，大力推廣高能效的冷卻系統(tǒng)，尤其是注重部分負荷能效的變頻系統(tǒng)以降低能效非常重要。
《暖通空調(diào)資訊》：為什么需要部分負荷與調(diào)節(jié)技術(shù)?
施?。涸O(shè)計師在空調(diào)設(shè)計選型的時候，會根據(jù)最大負荷選擇機型。而實際在大部分情況下，空調(diào)系統(tǒng)在部分負荷情況下運行，因而要求制冷系統(tǒng)輸出的冷量與實際負荷匹配，以降低能耗。
《暖通空調(diào)資訊》：針對數(shù)據(jù)中心項目，丹佛斯在壓縮機技術(shù)方面有何新的嘗試和改進？
施?。壕妥冾l壓縮機技術(shù)而言：
1.丹佛斯率先向市場提供壓縮機+變頻器的成套解決方案，兩者均為丹佛斯自有技術(shù)，經(jīng)過充分開發(fā)驗證，大幅減少整機廠商的開發(fā)負擔(dān)并且保證可靠性，也方便終端用戶的售后維護。
2.同時丹佛斯提供全面技術(shù)支持，幫助我們的客戶應(yīng)對向變頻技術(shù)轉(zhuǎn)變過程中的困難和挑戰(zhàn)。
3.在市場現(xiàn)有的R410A變頻渦旋產(chǎn)品中丹佛斯獨家提供大冷量的解決方案：VZH單壓縮機覆蓋14-94kW冷量，經(jīng)驗證的混合并聯(lián)方案更可拓展至167kW；無論是50kW以下的列間空調(diào)或是高至100kW以上的房間級空調(diào)都有合適的方案供選擇。
4.新型號小變頻渦旋壓縮機系列在高能效變頻的基礎(chǔ)上增加了中間排氣閥IDV技術(shù)，進一步提升部分符合效率，并且壓縮機的運行范圍向高蒸發(fā)溫度的區(qū)域進一步拓展，能更好的滿足典型機房空調(diào)應(yīng)用的要求。
5.磁懸浮壓縮機方面，丹佛斯即將推出Turbocor天磁TM全新VTT系列磁懸浮壓縮機，除了沿用TT系列壓縮機的成熟技術(shù)外，VTT系列以IntraFlowTM技術(shù)為特色，并將丹佛斯現(xiàn)有壓縮機的冷量范圍延伸至350冷噸（1230kW）。IntraFlowTM技術(shù)現(xiàn)正處于專利申請階段，該技術(shù)有效降低了進氣導(dǎo)流葉片與可變幾何形狀擴壓器的成本與復(fù)雜程度，同時也簡化了冷量控制過程，延伸了穩(wěn)定的運行范圍，并提高了壓縮機效率。
《暖通空調(diào)資訊》：磁懸浮離心機在數(shù)據(jù)中心項目有何明顯優(yōu)勢？
施?。旱し鹚筎urbocor天磁TM磁懸浮壓縮機以磁懸浮軸承代替?zhèn)鹘y(tǒng)油潤滑軸承，使冷水機組實現(xiàn)了100%的無油運行，避免了機組運行過程中的能效降低，為機組省去了油路維護的環(huán)節(jié)與成本；配合壓縮機的集成變頻驅(qū)動控制技術(shù)，在冷凝溫度和/或熱負荷變化時，通過變頻控制調(diào)節(jié)電機和葉輪轉(zhuǎn)速，將冷量大小調(diào)至與實際需求相匹配，節(jié)省能源損耗并提高機組在低負荷運行時的穩(wěn)定性，保證機組即使在低至 10% 的極低負荷工況下也能平穩(wěn)運行，彌補了一般制冷機組在低負荷運行下的不足，機組IPLV值最高可達11.5。壓縮機體積僅為普通螺桿機組的二分之一，節(jié)約機組空間，節(jié)省數(shù)據(jù)中心制冷設(shè)備占地面積。
另外，機組搭載Turbocor天磁TM磁懸浮壓縮機均采取單機頭至多機頭的并聯(lián)設(shè)計，每臺壓縮機獨立運行控制，賦予機組很高的安全冗余度，即使其中一臺壓縮機發(fā)生故障，其他壓縮機仍可繼續(xù)運行，并聯(lián)運行中，在一臺達到滿負荷前，另一臺機器將根據(jù)所需多余冷量自動開啟并調(diào)節(jié)大小，避免單臺壓縮機長期滿負荷運行，提高安全性。
《暖通空調(diào)資訊》：在使用磁懸浮離心機的數(shù)據(jù)中心項目中，丹佛斯有何標志性工程？
施俊：丹佛斯磁懸浮空調(diào)技術(shù)于多年前已廣泛應(yīng)用于歐美地區(qū)的數(shù)據(jù)中心，其節(jié)能效果與可擴容性得到市場和終端客戶認可。在中國地區(qū)，中國電信海南樞紐樓是一個重要的標桿工程。位于海南省?？谑械暮Ｄ想娦艠屑~樓空調(diào)使用面積共25834㎡，舊制冷主機按照1+1冗余模式配置了2臺750冷噸的離心機組與2臺350冷噸的離心機組。改造項目增加2臺600冷噸（2110kW）的模塊化磁懸浮無油變頻機組，每臺機組搭載4臺丹佛斯Turbocor天磁TM磁懸浮無油壓縮機TT400。改造后的系統(tǒng)方案為：增加的1200冷噸的模塊化磁懸浮壓縮機冷水機組作為主要運行機組，舊機組作為后備機組。當(dāng)系統(tǒng)負荷低于1200冷噸時，由2臺600冷噸磁懸浮離心式冷水機組提供制冷；系統(tǒng)負荷超過1200冷噸，除2臺磁懸浮冷水機組外，再根據(jù)負荷情況投入1臺750冷噸或者350冷噸舊離心冷水機組。2臺磁懸浮冷水機組分別在50%—100%負荷范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，大限度地分別發(fā)揮磁懸浮冷水機組和老式離心冷水機組的效率。改造前，據(jù)2011年實測數(shù)據(jù)顯示，舊空調(diào)系統(tǒng)的實際整體用電量為847萬度，其中主機用電量為416萬度，COP值約為3.41。改造后，2012年全年空調(diào)系統(tǒng)主機用電量為253萬度，COP值達到7左右，全年主機用電量共節(jié)省163萬度，節(jié)省電費128萬元，減少CO2排放量達到520噸?？梢源_保精密控制的各類空調(diào)系統(tǒng)元件、與數(shù)據(jù)中心冷卻很有淵源的微通道技術(shù)、在高效節(jié)能方面有突出成果的磁懸浮壓縮機等等，都體現(xiàn)了丹佛斯一直致力于制冷與空調(diào)領(lǐng)域的創(chuàng)新精神。從元件到系統(tǒng)，丹佛斯愿與行業(yè)伙伴一起努力，為數(shù)據(jù)中心冷卻提供完備解決方案。
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