綠色數據中心先進適用技術

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綠色數據中心先進適用技術天來--綠色數據中心先進適用技術_霧化冷卻。

目錄

一、技術名稱

空調室外機霧化冷卻節能技術

二、適用範圍

相變 (霧化) 冷卻節能系統（空調室外機霧化冷卻節能技術）適用於所有風冷冷水機組、風冷熱泵機組、風冷VRV機組，當空調室外機組工作環境惡劣時，該系統的節能效果尤為顯著，尤其適用上述機組的以下應用場合：

1、 數據機房精密空調；

2、 風冷中央空調；

3、 其他因散熱不佳導致的機組高壓報警頻繁或運行效率低下的風冷機組。

三、技術提供方

1、 企業名稱：天來節能科技（上海）有限公司

2、 企業logo：

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3、 企業介紹：

天來節能科技（上海）有限公司公司長期致力於將電子、信息技術在節能領域的應用，在空調霧化節能領域擁有完全自主知識產權的「相變（霧化）冷卻節能系統」，處於國內領先地位。

四、技術原理

1、 現有技術存在問題

數據中心的傳統冷卻大多採用風冷型機房精密空調，其具有高效率、高可靠性和靈活性的特點，但是也存在以下一些缺點：（1）、夏季高溫季節，由於空外機集中擺放而散熱不良，容易引起機組高壓故障；（2）、室外機的噪聲對周圍影響較大；（3）、由於風冷冷凝器安裝在室外，受環境溫度、通風等外界因素影響較大，換熱效率直接影響了空調系統的製冷效率；（4）、對於傳統多層數據機房，一般把室外冷凝器安裝在每層的四周，下層冷凝器的熱量將不斷向上散發，上層的冷凝器效率將會降低，形成熱島效應等。

為解決上述缺點，用戶單位一般使用噴淋或壓力霧化的形式用大量的水與空氣進行熱濕交換來促使空調室外機的降溫。但噴淋及壓力霧化形成的水霧使空調室外機翅片表面長期浸潤在水中，導致翅片通風效率降低、翅片腐蝕結垢。且噴淋及壓力霧化技術存在對翅片噴射衝擊、水量大、效率低、無法實現智能控制等問題，從而不能很好地通過霧化降溫技術解決空調的節能、高壓報警及噪音問題。

2、 本技術原理

數據中心的風冷空調機組基本上為單級蒸汽壓縮式制冷機組，主要由壓縮機、冷凝器、節流器、蒸發器四大件組成，如圖（a）所示。 其理論循環包括壓縮、冷凝、節流過程、蒸發等四大過程。在蒸發溫度不變的情況下，降低冷凝溫度可以減少壓縮機耗電功率，提高輸出的製冷量，提高製冷性能係數（EER）。理論情況下，冷凝溫度每降低1℃，EER約可提高3%-5%。同時，空調壓縮機的排氣壓力偏高會使壓縮功率加大，輸氣係數降低，從而使製冷效率下降。

(a)制冷機組組成 （b）製冷循環過程

空調室外機霧化冷卻節能系統主要由霧化器、智能霧化控制器和水處理器三部分組成。由水處理器處理後的水流經霧化器，在霧化器的高速離心作用下形成「平行水霧」，並將每一滴水霧化成原水滴體積的1/500，覆蓋到空調冷凝器進風側。利用水從液態到氣態相變過程吸熱量比升溫1℃吸熱量提高500多倍，且霧化蒸發速度比水滴蒸發速度加快300多倍這一特性，大幅度提高吸熱量，使局部環境降溫3-15℃，降低了冷凝器進風側的溫度，從而有效減少了空調製冷工況下的壓縮機的負載、降低了冷凝溫度及冷凝壓力、增加了蒸發器製冷量，進而提高了機組製冷效率，使空調設備始終工作在設定的「最佳效率區間」，並且能有效解決高溫季節空調的出力不足、宕機和高壓報警現象，確保了設備穩定運行。

3、 創新之處：

該系統安裝於風冷空調室外機冷凝散熱翅片進風側。構成如下圖。

（1）平行水霧技術：噴淋和壓力霧化技術所製造的水霧是錐形、點狀水霧，直接噴射在室外機翅面，容易導致翅片積水、堵塞、損壞。我公司的離心霧化直流無刷電機製造的水霧為平行水霧，與室外機平行覆蓋，均勻分布，蒸發效率高。平行水霧如下圖：

（2）智能水量技術：根據空調的工況變化智能配置合適水量，使空調工作在設定的高效區間：

（3）恆霧粒技術：多層霧化，智能調整。根據水量的變化自動分層霧化，並智能調整霧化電機的轉速，保持水霧霧粒穩定，使水霧的蒸發效率適合空調室外機的冷卻要求。

（4）恆轉速技術：根據空調室外機的外形規格人工設定霧化器轉速，從而調整霧化器的水霧面積，並可以恆定此轉速自動進行工作。

4、 應用效果

使用相變（霧化）冷卻節能技術，提高了空調室外機翅片的通風效率、加快了水霧的蒸發速度，避免了傷害翅片，不會對空調室外機翅片結垢、腐蝕。因而可以達到如下效果：

（1）節約空調電費支出，降低運營成本：根據實驗室試驗和現場測試，相變冷卻節能系統可為空調製冷季平均節能12%~25%，投資回報期少於二年，使用壽命長達八年。

（2）提高室內製冷量，確保機房溫度：相變冷卻節能系統在降低風冷空調耗電量的同時還可提高製冷量輸出，解決了夏季高溫環境下負荷需求大、製冷量不足的供需不平衡矛盾，滿足機房製冷量要求。

（3）消除了壓縮機高壓報警現象，延長壓縮機壽命：通過降低冷凝溫度，可降低壓縮機排氣壓力，避免壓縮機高壓報警；同時由於提高了製冷量輸出，可減少壓縮機工作時間，延長了壓縮機壽命，減少了設備維護費用。

（4）相比傳統噴淋及壓力霧化技術節水50%以上。

五、主要節能減排指標

2014年全國總用電量55233億千瓦時，空調用電占全國總用電量的15%左右，用電8285億千瓦時，其中風冷式空調用電約4970億千瓦時，使用本產品能效比可提高10-25%，節電率在12%以上。且本技術無有毒有害物質，無溫室氣體排放。如果全部使用本產品，按10%的節電率計算，可以節約用電近500億千瓦時，按照50%的市場應用來說，每年可以節約用電250億千瓦時（靜態，不計算增量）。

六、應用實例

應用方式

風冷機組安裝相變冷卻節能系統。其中霧化器將水霧化並蒸發至冷凝器周圍空氣中，智能監控系統通過採集空調系統空調壓縮機排氣壓力／溫度、風機電流等運行的關鍵參數來控制霧化系統，自動調整水量的大小並調整轉速，使霧粒均勻、合適、穩定，保持良好的霧化效果，充分滿足室外機的換熱需求，確保空調在設定的「高效區間」工作。