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解決方案

解決方案

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節能解決方案

為用戶提供創新和高效的節能解決方案,應用高端節能機組和啟用低溫或溫和氣候下的節能制冷方式,大大降低了用戶的運行成本和縮短了資本回收周期。

解決方案詳細信息:

方案場景:

某個位于重慶市的軍工航天航空企業,正在建設一個大型的數據中心,經過初步調查溝通,用戶已有基本意向,具體情況如下:

a.機房面積3000平米

b.用戶打算使用風冷式精密空調。

一、實地考察分析

       該機房面積有3000平米,屬于超大型數據中心,機房的總熱負荷包括設備散熱量、照明散熱量、圍護結構的熱負荷、人體散熱量和新風熱負荷。前三項熱負荷只有顯熱,后兩項熱負荷含有顯熱和潛熱。設備、照明和人體熱負荷全年基本不變,其余兩項熱負荷隨室外環境溫度和濕度會有所改變。服務器機柜數量眾多,提供的機器功率密度較高,而且理論上可以不考慮人員新風量,因此機房總熱負荷全年變化較小并且顯熱所占比例很大,而設備的發熱量占總發熱量的95%以上。機房內各種設備的總功率應以機房內設備的最大功耗為準。總之,機房熱負荷應由上述各項熱負荷之和來確定,設備散熱量為最大(且為顯熱)。按計算,此機房所需冷量不小于12000KW。

     通常計算機房散熱量極大,散濕量(僅為人體散濕和少量新風濕量)卻較少,熱濕比幾近無窮大。在分析熱負荷時將其分為顯熱和潛熱兩部分,顯熱引起空氣溫度升高,而空氣含濕量不變,即空氣中水蒸氣含量不變;潛熱引起空氣含濕量升高,即空氣中水蒸氣含量提高,而空氣溫度不變。由上述分析可知,機房空調的空氣處理過程在焓濕圖上接近于等濕冷卻的干冷卻工況,這在一般的舒適性空調中是沒有的。由于顯熱量大,熱濕比近似無窮大,送風溫差一定時(通常送風溫差為4~6℃)送風與回風的焓差就較小,因而所需的風量必定很大。以這樣小的送風溫差送風是為防止計算機房結露,因為機房的設計基準溫度較低,只有減小空調機送回風之間的溫差,才能保證送風溫度高于機房露點溫度。

 通常機房精密空調換氣次數可達30~60次/h。由于機房熱負荷強度高,而且機房設計為純設備區,即使在冬季,通過圍護結構傳遞進的冷量仍然明顯低于機房內部的發熱量,也就是說,即使在冬季,機房仍然需要空調系統進行供冷運行.這就是所謂的全年供冷運行,故所選用的精密空調的室外機在-30~45℃的室外條件下仍可正常制冷,保證了機房的正常使用。

 

二、方案討論

按以上計算及用戶初步意愿,采用130臺Renovoair精密空調直接膨脹風冷式機組RDA100D, (其中8臺備用),單臺機組可制冷量為101KW,可提供總冷量為13130KW.

這個方案固然可滿足用戶的需求,為響應全球節能的要求,我們團隊經過認真分析、仔細研究,發現還可采用Renovo aircon精密空調節能型機組。

Renovo aircon 節能型機組除了和其他機型一樣采用高端節能的組件外,還啟用了低溫或溫和氣候下的節能制冷方式。

一)高端節能組件:

1渦旋式壓縮機

先進的高效壓縮機系統,可選單獨或并聯式組合;噪音低,高效節能,可靠性高,使用壽命長;全系列采用先進的壓縮機效能高,運動部件少,延長機組壽命,無液擊現象。壓縮機內裝有缺相保護裝置,在電源缺相或壓縮機過載的情況下,能自動停止壓縮機工作,保護壓縮機電機。

2.電子膨脹閥

選擇意大利CAREL生產的EVD系列驅動裝置,使用兩只傳感器的讀數測量過熱度,并通過比例積分為PID邏輯控制膨脹閥的開度,更好地利用蒸發盤管(平均過熱度較低),這樣在機組運行過程中就可獲得最合適的過度熱并能使其得到平穩地控制。另外,即使在很低的冷凝溫度下仍具有較高的COP,因為電子膨脹閥可以允許系統在冷凝溫度遠低于38℃ 露點的情況下運轉,使得壓縮機的運行范圍大增,與機械閥的運行比較而言,電子膨脹閥的高效調節性和適應能力意味著空調系統可以再最大效率下運行。

3.EC-電子換向風機

選用無刷型,保證風機的高可靠性,啟動電流小,耗電量小,并可通過微處理控制器對風機進行無級調速。

二)自由節能:

雷諾威節能型機組采用了間接式節能方式,利用普通的乙二醇製冷系統進行製冷。當室外溫度降低時,乙二醇制冷劑可以直接用于自由節能制冷。此時,乙二醇在制冷管道中循環,制冷劑回路和乙二醇回路同時制冷,這樣就減少了壓縮機的能量消耗。當室外溫度低于臨界溫度時,單獨使用節能型乙二醇制冷劑系統就足以驅散室內的全部熱荷,壓縮制冷系統就會完全關閉。整個機組就像一臺加裝了電動閥的傳統冷凍水機組。Renovo aircon節能空調機組大大降低了用戶的運行成本和縮短了資本回收.

 

三、直接膨脹風冷式機組與節能型機組的比較:

根據本項目的機房實際情況,現從初次投資費用、運行成本費用 (年耗電量)、回收投資年限等幾方面比較風冷式機組和節能型機組,以100KW為例(例子中涉及的成本價格可能會隨實際情況變動,歡迎垂詢):

一):從初次投資成本來看:

直接膨脹風冷式機組:                                    節能型機組:

RDA100D,室外風冷冷凝器:RCA060                 RDF100D,室外干冷器:RDA125

制冷量:101KW                                            制冷量:102.5KW

地點:重慶                                                   地點:重慶

設備成本價:169260.00元/臺                          設備成本價:231880.00元/臺

由此可見:節能型機組的初次投資成本比風冷式機組高,即62620.00元左右。

主要增加了以下部件:

1.       節能水盤管

2.       板式換熱器

3.       電動三通閥

4.       干冷器 (由于干冷器里面是水和乙二醇的混合物,其與空氣的換熱效率比冷媒直接膨脹式低很多,故干冷器的尺寸比冷凝器的尺寸大很多,相對而說其材料成本價比冷凝器高70%左右)

 二)從運行成本-年耗電量:按單臺設備整套系統來計算(包括室外機,水泵等)

如室內設定溫度為24℃,當室溫度高于室內設定溫度時,節能水盤管則不工作,由壓縮機提供冷量;當室外溫度低于室內設定溫度時,水和乙二醇的混合物就經節能水盤管提供部份冷量;室外溫度低于5℃時,節能盤管則可能提供全部冷量以滿足室內熱負荷,此時壓縮機則完全不需要工作。

 

 普通風冷機房空調與節能型空調對比:

 

重慶各月份的溫度分布曲線如下:

綜合機房空調機組的運行特性,將全年溫度分為三個區間:

1、 環境溫度>15℃,機組進行單純的機械壓縮制冷運行;

2、 當15℃≥環境溫度>2℃時,機組進行混合制冷運行;

3、 當環境溫度≤2℃時,機組進行完全自由節能制冷運行。

分別對以上三種情況統計出機組運行的時間及能效比,由于環境溫度>15℃時,自由節能機組只運行機械壓縮制冷運行,與普通風冷機房空調運行時間及能效比相同,并沒有節省能耗。當環境溫度低于15℃時,機組即進行節能模式運行,開始節省能耗。

 如下表所示,

查相關氣象資料可推算出氣溫在各個溫度區間的時間分布,機組的能效比均為2.9。再假設機組運行時間占2/3(即壓縮機運行與停機時間比為2:1);在區間2,節能機組的節能模式時的運行時間占1/2。

由此可計算得:

普通機房空調全年的功耗:181007kW·h,

節能型空調全年的功耗:147894kW·h,

節能型空調比普通機房空調省電量:33113kW·h,節能率達18.0%;

電費平均按1.0元/度計算,則全年節省費用:33113.0元。

機組壽命可延長1326/5800=22.9%。

 

表1、100kW機組能耗對比

總結:

從總投資成本來看,節能型機組的設備比風冷型機組貴:62620.00元,而其每年省電達33113.0元。二年左右節省的電費可收回初次投資增加的費用。大概在7年內節省的電費可收回全部的投資費用。而我們的設備的壽命在10-12年,因此相對于風冷式機組,之后的3-5年節省的電費可以說是用戶的盈利。由此可見,節能型機組比直接膨脹風冷式機組性價比更高。

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