数据中心建设规模日益增大,采用大型的制冷解决方案,系统虽然复杂,但是能效高、节能效果明显,日益成为主流。数据中心基于自身的应用特点,对离心式冷水机组有着更高的要求,比如要求机组更加稳定可靠、节能、避免喘振、快速重启等等。而变频离心式冷水机组契合了数据中心的应用要求,目前已经在数据中心行业广泛使用。下面我们看一下变频离心式冷水机组在数据中心中的应用优势:

1、  变频机组能效更优

IDC数据中心冷水机组设计多为N+1冗余设计,结合变频机组热备模式运行,即使数据中心IT设备负载率很高的情况下,冷机绝大部分时间也在部分负荷状态运行。

以某品牌某款机组为例(冷冻水供回水温12/18℃),机组在80%负荷百分比、不同冷却水进水温度条件下的情况下,变频机组与定频机组能效对比:

可以看出,变频离心冷水机组在部分负荷下效率比定频机组高很多。并且,随着冷却水进水温度降低,变频机组的节能效果更加明显。

2、  提高可靠性

2.1启动电流低

定频机组为星三角启动。一次启动电流高达满负荷电流的200~250%,二次启动电流甚至可能高达满负荷电流的500%.

变频机组为软启动,启动电流不会超过满负荷电流,减少了设备的电流冲击,延长设备寿命。

2.2 快速重启

对数据中心而言,短时间的供冷中断不但会造成室内热量的大量堆积、温度迅速升高,还将导致IT设备性能降低、使用寿命缩短等一系列更为严重的后果。所以为了应对短时断电或电源切换等极端情况,数据中心通常要求冷水机组在尽可能短的时间内实现重启及加载。

变频冷水机组没有启动时间间隔的限制,机组可频繁启停,机组在带UPS快速启动的情况下,可实现在1分钟之内重启,2分钟内到达80%负荷输出,定频机组难以实现。

2.3避免喘振

喘振主要是因为冷凝压力与蒸发压力压差过高或压缩机制冷剂流量过低。定频机组在低负荷运行时,只能选择调节导流叶片开度,很容易发生喘振现象。变频机组在低负荷状态运行时,同时调节导流叶片开度和电机转速,调节机组运行状态,可控制离心机组迅速避开喘振点,避免喘振对机组的伤害,确保机组运行安全。

当然,给机组配置热气旁通避免喘振会更加放心。

3、  其他

变频机组还有其他优点,比如部分负荷运行时噪音降低、提高机组功率因数、减少备用发电机容量、如果配置机载启动柜还可以节省占地面积等。

但同时,变频机组的变频器也会对通信及数据中心配电网产生高次谐波。高次谐波不仅造成设备自身和电网相当大的附加无功电能,而且会干扰通讯系统,严重情况会造成系统死机、控制失常停机,甚至会丢失实时数据,影响设备正常运行并且缩短使用寿命。因此,对于冷水机组机载变频装置要求配置滤波器。尤其是IT设备与变频器在同一个变压器下,应配置有源滤波器。

随着离心式冷水机组在大型超大数据中心中的广泛使用,变频技术已经比较成熟并深入人心。但变频机组绝大多数为单级压缩机组,我们也期待着多级压缩与变频技术的有机结合,通过更多的案例看看会有怎样的效果。

与此同时,考虑到机组的节能降耗、稳定可靠,变频磁悬浮机组也越来越受关注,也期待其精彩的表现。

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