一、立項背景
從數(shù)據(jù)中心誕生之日起，節(jié)約電能，追求PUE的下降就成為一個重要的課題。我國電力供應中電價峰谷負荷差大的現(xiàn)象促進了蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展。本文主要討論在原有持續(xù)供冷蓄冷罐的基礎上，利用自控技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)智能化運行，實現(xiàn)整個數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)水蓄冷的高效管理與監(jiān)控，通過系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整，提升制冷設備的運行效率、利用峰谷電價差來降低數(shù)據(jù)中心運行費用，從而達到節(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，充分利用蓄水溫差，輸出穩(wěn)定溫度的空調(diào)用冷水。當放冷時，圖1， 隨著冷水不斷罐子的進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，當蓄冷時，隨著冷水不斷從進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、詳細技術內(nèi)容
設計思路
在保證重要等級數(shù)據(jù)機房不間斷供冷的前提下，蓄冷罐作為數(shù)據(jù)機房應急冷源，在保障數(shù)據(jù)中心服務器設備等運行安全的前提下，通過蓄冷罐削峰填谷，從而降低系統(tǒng)運行費用，達到節(jié)電、節(jié)水、節(jié)材、降耗的應用效果。
當?shù)仉妰r政策
蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的本質(zhì)在于時間上的轉(zhuǎn)移，即將冷量的制備時段從用電高峰期轉(zhuǎn)移到用電低谷期因此，當?shù)胤骞入妰r差越大效果越明顯。經(jīng)調(diào)研我們知道，數(shù)據(jù)中心的電費收取方式是商業(yè)用戶兩部制或單一制分時電價，具體電費繳納方案如表 1所示。
五、主要技術創(chuàng)新點
打破傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)采用人工監(jiān)測、操作和管理的模式，利用冷機自控系統(tǒng)對整個制冷系統(tǒng)水蓄冷進行有效管理與監(jiān)控，提升了整個制冷系統(tǒng)的運行效率和安全穩(wěn)定性。
方便快捷、控制靈活
冷機群控系統(tǒng)中，蓄冷罐的蓄冷、釋冷、故障，全部可自動化運行檢測，一鍵操作，運維人員也可根據(jù)需要自行切換工作模式。
自動蓄冷：當蓄冷罐平均溫度>蓄冷罐設定溫度15℃時，延時30S，進入蓄冷模式。同時，冷凍泵供回水壓差設定點自動調(diào)整為滿足蓄冷模式時的設定壓差。
自動釋冷：條件1：每個冷站可用冷機運行臺數(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定值16度（釋冷溫度設定值可調(diào)）。同時滿足上述兩個條件，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)定安全運行
打破傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)采用人工監(jiān)測、操作和管理的模式，BA群控冷機群控系統(tǒng)可依據(jù)根據(jù)系統(tǒng)運行工況，實現(xiàn)自動控制閥門狀態(tài)，進行蓄冷罐釋冷負荷進行優(yōu)化分配，制定出最優(yōu)的運行策略，從而達到蓄冷罐穩(wěn)定安全運行。
系統(tǒng)高效節(jié)能運行
依托制冷系統(tǒng)智能化運行可將蓄冷罐蓄冷時間設置為夜間自動蓄冷，利用電網(wǎng)峰平谷的不同時段電價差異可以實現(xiàn)蓄冷罐蓄冷節(jié)能增效。
蓄冷罐蓄冷與不蓄冷時，相關制冷設備的耗電量對比如下表所示，經(jīng)過計算對比，一次蓄冷過程耗電量約為2000kW·h。
六、結(jié)論
運用智能化手段對制冷系統(tǒng)水蓄冷進行合理的綜合控制，系統(tǒng)根據(jù)空調(diào)負荷預測的結(jié)果及電價政策對當天的制冷負荷與蓄冷罐釋冷負荷進行優(yōu)化分配，制定出最優(yōu)的運行策略，極大程度提高了制冷系統(tǒng)的運行效率和穩(wěn)定性。另外，依托制冷系統(tǒng)智能化運行可將蓄冷罐蓄冷時間設置為夜間自動蓄冷，利用電網(wǎng)峰平谷的不同時段電價差異可以實現(xiàn)蓄冷罐蓄冷節(jié)能增效，估算下來每個月可節(jié)省電費約2000元，每年可節(jié)約電費2.5萬元。 
