蒸发冷凝冷水系统经济性分析

特点分析

蒸发冷凝冷水系统中的蒸发冷凝式冷水机组作为节能主机，具备降低数据中心暖通系统能耗、降低暖通系统占地面积、减少系统复杂度等应用特点。蒸发冷凝技术应用在数据中心冷却系统中，表现为多种形式，其中包括在逆卡诺循环制冷过程的应用。利用蒸发冷凝技术降低用于冷凝的介质温度，进而获得更低的冷凝温度，提高压缩机制冷过程的能效。如图，蒸发冷凝冷水机组的冷凝压力将由传统水冷冷水系统的 Pt 降低到 Pt’，压缩机所需功耗降低。

图 1 逆卡诺循环制冷过程

同时，一体化集成的蒸发冷凝冷水机组高度集成，在确保能效的情况下，大大降低建设周期、降低数据中心冷却系统复杂度、简化运行维护工作，不改变常规建设习惯，具有较高的推广和应用价值。

图 2 自然冷却蒸发冷凝冷水机组与传统水冷冷水主机系统应用差异

经济性分析

以北京某数据中心项目为例，服务器机柜数量 1300 架，单机柜功率 5kW， 数据中心配电容量 10MW，设计总制冷负荷 6240kW。

北京地区夏季室外空调设计温度 33.2℃ /26.3 ℃，室外极端湿球温度最高31.5℃，本项目系统设计冷冻水供回水温度15/21℃，机房采用房间级高效空调末端。

初投资及运行费用：

该数据中心项目采用自然冷却蒸发冷凝冷水机组，自带自然冷却功能，相对传统水冷冷水系统，配置对比如表 1。

表 1 两种空调形式的配置对比

自然冷却蒸发冷凝冷水机组作为冷源的数据中心蒸发冷凝冷水系统，配置简单，仅需要冷冻水管网即可，省去大量建设成本，初投资可降低约 10%。与传统水冷冷水主机系统在冷冻水侧设计相同，主要差异在冷源系统侧，两种冷源系统的差异如表 2。

表 2 三种空调形式的配置对比

注：

1. 电费按照 0.65 元 /(kWh)，水费按照 5 元 /m3。

2.估算 PUE 时，电源及其他功耗占比估算 7% ～ 8%，冷冻水末端空调功耗占比估算 5.5%。

3.初投资估算中，包含冷源系统、末端空调设备、水系统设备、工程管网、安装实施、系统调测等内容，不同项目建设会有差异，根据实际项目核算。

由上可知，自然冷却蒸发冷凝机组系统较自然冷却风冷冷水主机系统初投资增加 11.3%，同时运行功耗降低 24.3%，投资回收期 1.88 年。

同时，自然冷却蒸发冷凝机组额定配电功率低，较自然冷却风冷冷水主机系统，可将 1000kVA 左右的配电容量用于服务器机柜使用，可增加机柜数量约250 架（按单机柜 4kW），具有较高的 IT 业务经济性。

文章来源：《数据中心蒸发冷却冷水系统及高效空调末端集成技术白皮书》