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恒溫恒濕精密空調能耗比詳細分析！

發布日期：2018-11-21 關鍵詞：濕美電氣閱讀次數：105991 分享：

技術領域：

近年來隨著高熱密度計算機機房建設的發展，一方面多數機房仍沿用原機房局址進行擴容而成;另一方面也有的機房是沿用原始設計而未能夠進行主設備擴容。這就會出現使用原精密空調機組已跟不上機房建設發展的需求而產生機房冷卻能力不足量的現象;或是精密空調機組的配置量超出了現有機房設備需求而產生機房冷卻能力超量的現象，這都會導致機房總體能耗之居高不下。

據IDC預測，到2008年IT采購成本將與能源成本持平。另一方面，數據中心的能耗中，冷卻又占了能耗的60%到70%。在接下來的幾年里，世界上一半左右的數據中心將受電力和空間的約束，能耗會占到一個IT部門1/3的預算。故在數據能源與冷卻問題會議上，Gartner有限公司的副總MichaelBell說：“在2008年全世界一半的數據中心將因為低效的動力供給和冷卻能力不能達到高密度設備要求而過時。”并有機構預測，在2000年全球第一波數據中心浪潮中建設的數據中心將有50%會在2008年開始重建。

技術背景應用范圍：

機房精密空調機組應用于電子計算機機房是按照現行國家標準A級電子信息系統機房進行設計的，其運行工況為：23±2℃/50±10%Rh;對于計算機和數據處理機房用單元式空氣調節機現行國家標準檢驗工況為23±1℃/55±4%Rh。
而現有機房空調生產廠家所提供的機型其室內機回風口工況參數點的設計多為24℃/50%Rh，在此工況下進行機房選型設計的直接膨脹式空調壓縮機COP值和整機SHR(顯熱比)值均較大，故機房建設進行空調設計時多按照上述工況參數點進行選型。但是若對應到22℃/50%Rh的工況參數點的設計會出現：傳統直膨式空調機的壓縮機COP值同比下降約7～8%、而整機顯冷量對比原總冷量亦會下降8～19.5%(根據公開的機房空調廠家數據表，直接膨脹式空調不同的下送風機型顯冷量同比會下降到原總冷量的92%～80.5%);若是采用冷凍水式空調機組整機的顯冷量對比原顯冷量會下降13.2%～16.6%。然而機房空調的負荷絕大部分是計算機類高熱密度負荷，其全部為顯熱負荷。那么對比回風參數24℃/50%Rh的工況所設計出來的空調機組，當運行于22℃/50%Rh工況下同比增加的能耗大約是15%～25%(即為了給顯熱負荷降溫而使得直接膨脹式機房空調機組壓縮機運行時間的同比延長量;或意味著冷凍水式機房空調機組之外部冷凍水主機供應冷凍水時間的延長量也即相應能耗的增長量)。若繼續調低空調機運行工況參數設定點，對應的能耗會呈非線性的增長;而且運行工況參數設定的過低會導致機房空氣溫度低于露點溫度而出現不可逆轉的濕度下降，當超過相對濕度設定下限后機房空調會自動執行加濕功能，由于電極式加濕器噴出的水霧會抵消掉機房空調大量的制冷量，屆時機房空調的耗能會呈指數性的上升。
現在計算機機房的建設模式，一般是沿用原數據機房局址進行簡單的擴容而成。由于機房早期建設的時候已經對機柜和空調進行了布局，達到空調機組氣流組織對當時的機柜負荷是最佳的設計;那么現在越是高集成度(更高的熱密度)的計算機服務器進場越會被安排在遠離空調機組的位置上。
這樣勢必會造成在新的計算機服務器開機運行時出現此區域溫度超標的現象，故而必須將空調機組設定的回風溫度24℃調低。一般情況是在刀片服務器進場后至少調低空調機組設定溫度2℃。對此造成的能耗就已經超過空調出廠標準的20%以上了。然而隨著刀片服務器的高度集成化，其散熱量已經達到了每個機架30KW之巨;甚至有的正常運行機房在服務器機柜出風口測量到了47℃的高溫。最后機房面臨著計算機服務器等高熱密度負荷的不斷進場，只能一味的調低空調機的設定溫度值，致使機房內溫度低得像個冷庫一樣。
據研究機構UptimeInstitute在2006年對美國19個數據中心的研究中發現，數據中心的過度冷卻(overcooling)差不多達到實際所需要的2倍。目前85%以上的數據中心機房存在過度制冷問題，對應的機房空調機組耗能也會比設計工況增加能耗50%以上，最終造成機房空調居高不下的高額運行費用。

另一方面設備發熱量又與設備類型、型號，機房布置有著很大關系。據對一些機房做過的調研，發現有的設備發熱量并不大。例如某電信樞紐大樓在室外30℃、室內21℃干球溫度時的實際冷負荷指標只有66W/m2，其中設備發熱很小。機房冷負荷遠遠小于常規計算指標的165～222W/m2。[1]而現實中有的機房占地面積達到了396平方米，而真正需要機房空調的服務器和配線架負荷區域卻僅有60平方米。

作者：濕美電氣