西藏高原大型绿色数据中心发展潜力及问题分析

大型数据中心作为数据产业技术创新与应用的重要载体,近年来呈高速增长趋势,但其巨大的电力需求也带来了极大的用电负担。本文介绍了我国大型数据中心总体分布情况,重点分析了西藏高原全年平均气温低、空气洁净度高、气候干燥、可再生能源资源丰富等特殊条件在大型数据中心绿色节能运行方面的先天优势;进一步探讨了在西藏高原建设大型绿色数据中心需要克服的一些问题,为大型绿色数据中心的发展和布局及在西藏高原的适应性设计提供一定参考。

藏区数据中心蒸发冷却与余热回收系统应用探讨

近年来,藏区数据中心产业发展迅速,其能耗和全年产生的热量亦大规模增长。为提高数据中心能源利用效率,本文以西藏拉萨市某数据中心为研究对象,通过对其一期工程空调系统进行实测分析,建议在二期工程建设中采用热回收型蒸发冷却空调系统。采用焓差实验室模拟藏区室外条件,对机组性能进行了测试,并针对系统的节能性和经济性进行了计算分析。结果表明:该机组蒸发冷却模式下填料最佳淋水密度为1800 kg/(m^(2)·h),最佳运行风速为2.4 m/s;虽然藏区低大气压力有利于提高机组直接蒸发冷却效率,但机组实际制冷量受到较大影响。机组热回收模块的实验测试结果表明,在机房机柜装机率为100%时,热回收量最高可达264.78 kW,具有显著的节能性和经济性。

数据中心用间接蒸发冷却空调机组布水系统性能测试

为了研究数据中心间接蒸发冷却空调机组布水情况对其冷却性能的影响,在综合考虑冷却性能与风机、水泵能耗的前提下,淋水密度确定为4.39kg/(m·h)、二/一次风量比为1.5时,对某数据中心用高分子芯体板翅式间接蒸发冷却空调机组进行测试分析。结果表明:对比不同布水形式下机组的冷却性能,间接蒸发冷却性能最优的为上部移动式间歇性布水+下部间歇性喷淋布水。与此同时,在不同喷淋水温度下,上部移动式间歇性布水+下部间歇性喷淋布水凭借其优秀的布水均匀性及充足的蒸发冷却时间,冷却性能在各个水温下均优于上部移动式间歇性布水+下部连续性喷淋,且在喷淋水温度由15℃逐渐上升至30℃的过程中,两者冷却性能由于湿通道侧水膜与空气之间的温差减小均稳步下降。

蒸发冷却空调水质及处理方法的适用性

为了改善蒸发冷却空调在实际应用中因循环水水质而产生的机组结垢、芯体腐蚀等问题,通过对开式直接蒸发冷却循环冷却水系统、开式间接蒸发冷却循环冷却水系统和闭式间接直接蒸发冷却循环冷却水系统等3种不同蒸发冷却空调机组的水质进行测试和分析,得到各机组结垢、腐蚀等变化趋势,并有针对性地给出水处理方法。测试发现,开式直接蒸发冷却循环冷却水系统的蒸发冷却空调机组已经出现结垢,同时伴有较少菌藻滋生,建议选择化学加药法或电化学水处理法进行水质处理;开式间接蒸发冷却开式循环冷却水系统的蒸发冷却空调机组有比较明显的结垢趋势,建议选择高频电磁场法、高压静电场法或两者分别联合化学加药法进行水质处理;而闭式间接-直接蒸发冷却循环冷却水系统的蒸发冷却空调机组结垢趋势最为明显,同时发生垢下腐蚀的可能性也较大,建议选择高频电磁场法联合化学加药法或高压静电场法联合化学加药法进行水质处理。

藏区数据中心热回收式直接蒸发冷却机组的设计与测试

为了降低数据中心能耗,助力实现“双碳”目标,针对藏区特殊的气候条件和良好的空气质量,设计1种能够同时满足蒸发冷却制冷和余热回收功能的数据中心模块化机组。根据自然冷源利用率100%的混合模式、直接新风模式及蒸发冷却模式3种制冷运行模式,在600 kW焓差试验台通过模拟藏区极端气象工况及数据中心内部温度分布对其性能进行测试。结果显示:在相应工况下机组风量、机外静压、蒸发冷却模块出风温度和余热回收模块热回收量均满足设计要求;对比机组额定风量运行状态与最大风量运行状态机组出风温度及余热回收量,在额定风量状态下机组性能优于最大风量状态,其出风温度可达22.82℃,余热回收量为295.78 kW,此时性能系数COP为15.91。

辐射制冷涂料用于数据中心机房的节能潜力模拟分析

辐射制冷涂料用于建筑可以降低制冷负荷,达到节能目的。为分析辐射制冷涂料应用于数据中心机房的节能潜力,依据显式辐射平衡方程分析了围护结构辐射特性对建筑能耗的影响,结合WUFI-Plus软件对西藏宁算数据中心机房在围护结构有无保温层、不同室内设备产热量以及围护结构外表面不同辐射特性的多种工况下进行了数值模拟。模拟结果表明:内热源较小时,保温层会减小全年总负荷,辐射制冷涂料会增大全年总负荷;内热源较大时,去除保温层能降低全年总负荷,且辐射制冷涂料的效果随着内热源的增大而增大,最终达到极值。辐射制冷涂料在夏季的节能效果大于其他季节,且短波吸收率比长波发射率对负荷的影响更加显著。

直接蒸发冷却空调机组制冷的数据中心气流组织模拟优化

针对直接蒸发冷却空调机组制冷的数据中心气流组织存在局部热点、送风不均等问题,采用Fluent仿真软件对其进行模拟分析,对其风口尺寸、位置进行优化:最终选取机房A送风口最佳尺寸为1400mm×2300mm,机房B送风口最佳尺寸为1600mm×2300mm,回风口尺寸为2300mm×1800mm;对其机柜布局进行优化,发现机房A、B的几种布局方案都存在一些局部热点,因此综合考虑在未来数据中心机房建设布局时,可以在存在局部热点的位置放置列头柜或功率较小的设备。同时综合考虑气流组织及造价等多方面因素,确定方案(3)为样本数据中心直接蒸发冷却空调机组叠放进排风方案,方案(3)也可以广泛应用于各种形式数据中心空调机组的叠放,而其他几种方案也可以结合实际对造价、气流组织的要求,适用于不同形式的数据中心,优化气流组织也是未来数据中心降低空调系统能耗的重要研究方向。