一、立項(xiàng)背景
從數(shù)據(jù)中心誕生之日起，節(jié)約電能，追求PUE的下降就成為一個(gè)重要的課題。我國(guó)電力供應(yīng)中電價(jià)峰谷負(fù)荷差大的現(xiàn)象促進(jìn)了蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展。本文主要討論在原有持續(xù)供冷蓄冷罐的基礎(chǔ)上，利用自控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)智能化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)整個(gè)數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)水蓄冷的高效管理與監(jiān)控，通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整，提升制冷設(shè)備的運(yùn)行效率、利用峰谷電價(jià)差來(lái)降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)行費(fèi)用，從而達(dá)到節(jié)能減排，降低PUE的目的。
保定數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)采用的是冷凍水型集中供冷模式，主要由10KV高壓離心冷水機(jī)組+板式換熱器+冷卻塔系統(tǒng)的形式構(gòu)成。在室外安裝兩個(gè)600m3立式蓄冷罐，蓄冷罐為整體系統(tǒng)提供15分鐘后備冷源。
圖1 數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)
三、蓄冷原理分析
立式蓄冷罐利用斜溫層原理，采用分層式蓄冷技術(shù)，充分利用蓄水溫差，輸出穩(wěn)定溫度的空調(diào)用冷水。當(dāng)放冷時(shí)，圖1， 隨著冷水不斷罐子的進(jìn)水管抽出和熱水不斷從罐子的出水管流入，斜溫層逐漸下降。
圖2：蓄冷罐釋冷
反之，當(dāng)蓄冷時(shí)，隨著冷水不斷從進(jìn)水管送入水罐和熱水不斷從出水管被抽出，斜溫層不斷上升。
圖3：蓄冷罐沖冷
四、詳細(xì)技術(shù)內(nèi)容
設(shè)計(jì)思路
在保證重要等級(jí)數(shù)據(jù)機(jī)房不間斷供冷的前提下，蓄冷罐作為數(shù)據(jù)機(jī)房應(yīng)急冷源，在保障數(shù)據(jù)中心服務(wù)器設(shè)備等運(yùn)行安全的前提下，通過(guò)蓄冷罐削峰填谷，從而降低系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用，達(dá)到節(jié)電、節(jié)水、節(jié)材、降耗的應(yīng)用效果。
當(dāng)?shù)仉妰r(jià)政策
蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的本質(zhì)在于時(shí)間上的轉(zhuǎn)移，即將冷量的制備時(shí)段從用電高峰期轉(zhuǎn)移到用電低谷期因此，當(dāng)?shù)胤骞入妰r(jià)差越大效果越明顯。經(jīng)調(diào)研我們知道，數(shù)據(jù)中心的電費(fèi)收取方式是商業(yè)用戶兩部制或單一制分時(shí)電價(jià)，具體電費(fèi)繳納方案如表 1所示。
五、主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)
打破傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)采用人工監(jiān)測(cè)、操作和管理的模式，利用冷機(jī)自控系統(tǒng)對(duì)整個(gè)制冷系統(tǒng)水蓄冷進(jìn)行有效管理與監(jiān)控，提升了整個(gè)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全穩(wěn)定性。
方便快捷、控制靈活
冷機(jī)群控系統(tǒng)中，蓄冷罐的蓄冷、釋冷、故障，全部可自動(dòng)化運(yùn)行檢測(cè)，一鍵操作，運(yùn)維人員也可根據(jù)需要自行切換工作模式。
自動(dòng)蓄冷：當(dāng)蓄冷罐平均溫度>蓄冷罐設(shè)定溫度15℃時(shí)，延時(shí)30S，進(jìn)入蓄冷模式。同時(shí)，冷凍泵供回水壓差設(shè)定點(diǎn)自動(dòng)調(diào)整為滿足蓄冷模式時(shí)的設(shè)定壓差。
自動(dòng)釋冷：條件1：每個(gè)冷站可用冷機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)之和≤1；條件2：A、B分集水器平均溫度的最大值大于釋冷溫度設(shè)定值16度（釋冷溫度設(shè)定值可調(diào)）。同時(shí)滿足上述兩個(gè)條件，系統(tǒng)釋冷。
BA群控系統(tǒng)蓄冷罐控制界面
保障制冷系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行
打破傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)采用人工監(jiān)測(cè)、操作和管理的模式，BA群控冷機(jī)群控系統(tǒng)可依據(jù)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制閥門狀態(tài)，進(jìn)行蓄冷罐釋冷負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化分配，制定出最優(yōu)的運(yùn)行策略，從而達(dá)到蓄冷罐穩(wěn)定安全運(yùn)行。
系統(tǒng)高效節(jié)能運(yùn)行
依托制冷系統(tǒng)智能化運(yùn)行可將蓄冷罐蓄冷時(shí)間設(shè)置為夜間自動(dòng)蓄冷，利用電網(wǎng)峰平谷的不同時(shí)段電價(jià)差異可以實(shí)現(xiàn)蓄冷罐蓄冷節(jié)能增效。
蓄冷罐蓄冷與不蓄冷時(shí)，相關(guān)制冷設(shè)備的耗電量對(duì)比如下表所示，經(jīng)過(guò)計(jì)算對(duì)比，一次蓄冷過(guò)程耗電量約為2000kW·h。
六、結(jié)論
運(yùn)用智能化手段對(duì)制冷系統(tǒng)水蓄冷進(jìn)行合理的綜合控制，系統(tǒng)根據(jù)空調(diào)負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果及電價(jià)政策對(duì)當(dāng)天的制冷負(fù)荷與蓄冷罐釋冷負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化分配，制定出最優(yōu)的運(yùn)行策略，極大程度提高了制冷系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。另外，依托制冷系統(tǒng)智能化運(yùn)行可將蓄冷罐蓄冷時(shí)間設(shè)置為夜間自動(dòng)蓄冷，利用電網(wǎng)峰平谷的不同時(shí)段電價(jià)差異可以實(shí)現(xiàn)蓄冷罐蓄冷節(jié)能增效，估算下來(lái)每個(gè)月可節(jié)省電費(fèi)約2000元，每年可節(jié)約電費(fèi)2.5萬(wàn)元。 
