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1、数据中心空调系统方案 麦克维尔自然冷却风冷螺杆机组介绍目录自然冷却空调系统麦克维尔自然冷却机组特点节能分析总结目录Free Cooling自然冷却介绍数据中心发展数据中心机房热负荷发展趋势注：以上数据源于ASHRAE评价数据中心能源效率的指标 -PUE根据统计数据显示，数据 中心的冷却占机房总功耗 的40%左右。机房中的冷 却主要是由机房空调负责 ，所以降低机房空调的耗 电量可以有效的降低机房 的PUE值。耗电最大数据中心耗电分配比例评价数据中心能源效率的指标 PUE（Power Usage Effectiveness ）PUE=数据中心总设备能耗 IT设备能耗 PUE值越接近于1，表示一个数
2、据中心的绿色化程度越高。 现状：国外先进的数据中心机房PUE值通常小于2，而我国的大多数数据中心的PUE值在2-3之间。基本概念: 热量从低温环境转移到高温环境需要做功，消耗一部分能量(热力学第二定 律)室外 35室内 24 热量排放 = 室内转移出 的热量 + 空调机组的输 入功率输入电能 给空调机 组做功Free Cooling自然冷却介绍如果当室外环境温度比室内环境温度还要低呢？是否可利用室外低温空气 的“冷量”？ Free Cooling的原理是利用室外低温环境温度特性给室内制冷，以尽量减 少空调功耗。利用外界低温环境“冷 量”传递循环空调压缩 机关机室外 0室内 24Free Coo
3、ling自然冷却介绍自然冷却的应用与空调系统而言，最关键的要素就是系统的回水/出水温度 和室外环境温度。室外环境温度 3510冷冻水回水: 15冷冻水出水: 10自然冷却空调系统自然冷却风冷空调机组: 内置的Free Cooling空气水换热盘管空气 气流空气 气流制冷氟系统常规冷凝盘管自然冷却盘管Free cooling解决方案常规冷凝盘管制冷氟系统乙二醇水溶液自然冷却风冷冷水机组优点应用趋势：数据中心空调如采用水冷机组有缺水风险（特别是北方地区），因此无冷却水损耗的风冷 螺杆自然冷却机组在未来大型数据中心机房应用会逐渐增多。耗水量计算说明：以一台1000RT水冷离心机为例，冷却水流量为：7
4、10m3/h，冷却水耗水量按1.5%考虑，每天耗水量 为：710*24*0.01=255.6吨，10台1000RT水冷离心机则即每天耗水量：255.6吨*10=2556吨风冷Free Cooling冷水机组优点风冷Free Cooling冷水机组具有无冷却水损耗特点无需专用机房，安装灵活无需专用机房无冷却水损耗自然冷却机组特别适合应用在以下场合: 建筑物冷负荷比较大 需要全年制冷的建筑 有足够低的室外环境温度的地区北方数据中心机房特点: 冷负荷需求大 需要全年制冷 冬季环境温度低自然冷却适用的场合麦克维尔自然冷却机组麦克维尔自然冷却风冷 螺杆冷水机组SG系列：水系统为乙二 醇溶液循环GF系列：
5、水系统为纯水 循环，通过板换与自然冷 却盘管乙二醇溶液换热自然冷却风冷空调机组: 内置的Free Cooling空气水换热盘管三通阀机组回水机组出水蒸发器风冷冷凝器压缩机膨胀阀自然冷却盘管机组压缩机是否开启 由机组智能控制逻辑 控制预冷却阶段回水在进入蒸发器前先 经过室外自然冷却盘管 进行冷却末端设备（乙二醇水溶液循环） Free cooling解决方案(SG系列)SG：Standard Glycol 系列AIR夏天夏天过渡季节过渡季节冬天冬天30C10C0C 三通阀关闭 室外环境温度太高不能使用自然冷却 没有水流经过自然冷却盘管 冷冻水回水直接流经蒸发器 空调压缩机和风机开启 (压缩机输出1
6、00%能力) AIR 室外环境温度低于室内，可以开启自然冷却 三通阀打开 冷冻水先经过自然冷却盘管再进入蒸发器 冷冻水回水经过自然冷却盘管预冷 空调压缩机和风机开启 (压缩机只输出部分能力) AIR 三通阀打开 室外环境温度低至可供所有室内需要的冷量 冷冻水完全由室外环境进行冷却 冷冻水回水经过自然冷却盘管 空调压缩机关闭，风机开启 (压缩机不做功) Free cooling解决方案(SG系列)SG：Standard Glycol 系列 自然冷却风冷空调机组: 内置的Free Cooling空气水换热盘管自然冷却风冷空调机组: 内置Free Cooling空气水换热盘管、板换和水泵机组压缩机是
7、否开启 由机组智能控制逻辑 控制预冷却阶段回水在进入蒸发器前先 经过板换与室外盘管进 行换热冷却机组回水机组出水蒸发器风冷冷凝器压缩机膨胀阀自然冷却盘管(乙二醇)末端设备（纯水循环） 板换水泵Free cooling解决方案(GF系列)GF：Glycol Free系列自然冷却风冷空调机组: 内置Free Cooling空气水换热盘管、板换和水泵夏季夏季过渡季节过渡季节冬季冬季35C15C2CAIR 室外环境温度太高不能使用自然冷却 自然冷却水泵不运行 自然冷却盘管不工作 压缩机和风机开启 (压缩机输出100%能力) AIR 室外环境温度低于冷冻水一定时，开自然冷却 自然冷却水泵运行 冷冻水回水
8、经过自然冷却盘管预冷 压缩机和风机开启 (压缩机输出部分能力) AIR 自然冷却水泵运行 冷冻水回水经过自然冷却盘管 室外环境温度低至可供所有室内需要的冷量 风机开启&压缩机停止 (压缩机不做功) 室内所需冷量全部由室外冷空气自然冷却供给Free cooling解决方案(GF系列)GF：Glycol Free系列SG系列与GF系列优缺点系列优点缺点SG系列乙二醇溶液在室内 末端循环机组成本比较有优势1、乙二醇溶液需在室内末 端循环，有泄漏的危险；2 、夏季运行效率稍低GF系列室内纯水循环，乙 二醇溶液在室外通 过中间换热 器与室 内进行二次换热1、夏季运行效率较高；2 、可避免乙二醇溶液在室
9、内循环泄漏有损坏机器的 危险1、主机成本稍高；换向阀机组回水机组出水蒸发器风冷冷凝器压缩机膨胀阀自然冷却盘管末端设备（乙二醇水溶液循环） SG：Standard Glycol 系列机组回水机组出水蒸发器风冷冷凝器压缩机膨胀阀自然冷却盘管末端设备（纯水循环） 板换水泵GF：Glycol Free系列自然能源 节能首选全新麦克维尔自然冷却风冷螺杆冷水机组机组特点节能先进的自然冷却技术，高效节能可靠全方位的可靠性先进设计及保护低噪全方位的低噪降振设计智能智能一体化控制，管理方便环保环境友好，不破坏臭氧层采用Free Cooling节能技术，使机组在过渡季节和冬 季少开或不开压缩机，相比常规风冷冷水机
10、组，年节能 率高达30%50% 采用最新高效压缩机，部分负荷时COP比常规螺杆压 缩机提高达25%，过渡季节运行更节能能力5%100%负荷无级调节，过渡季节机组部分负荷 运行效率更高风机采用变频调速控制，部分负荷运行更节能常规压缩机高效压缩机高效节能注：不同地区、不同应用方案，节能率会有所差别；进入Free Cooling环境温度自然冷却风冷冷水机组主要节能指标：-过渡季节进入Free Cooling的环境温度-冬季进入100% Free Cooling的环境温度从上图可看出，MQ机组可更早进入100%Free Cooling节能运行，并且运行效率更高。注：以上图表是以1250kW机型，制冷进
11、/出水：18/12 为例，不同机型节能性可能会有差异。COP全年不同环温下COP对比1746夏季 压缩机制冷过渡季节 混合制冷冬季 100%Free Cooling节能运行区域C品牌自然冷却机组MQ自然冷却机组常规风冷机组出水温度稳定 机组输出能力与用户系统需求的负荷完全匹配，能量“按需输出” 部分负荷时机组仍然保持高效运行 精确的能量和水温调节育充分满足用户需求有级能量调节无级能量调节能量按需输出，控制精确 新型高效纯逆流壳管式蒸发器，换热效率更高 制冷剂分布更加均匀，蒸发更加充分，超高蒸发温度 内置电加热棒，智能防冻保护 高效内螺纹换热铜管 安全可靠，易清洗，寿命长高效纯逆流蒸发器逆向换热
12、，超高效率制冷剂水蒸发器双压缩机双单独回路设计 备用性强，延长机组寿命断电快速启动功能 断电后重新启动压缩机只需30S，相比 常规机组缩短约5mins无需担心断水风险 风冷机组无冷却水损耗启动电流小 压缩机逐台启动，对电网其它设备冲 击小钣金结构面板静电粉末喷涂处理 高防腐耐久性，适应各种应用工况双压缩机双系统设计运行可靠“推墙”小实验单螺杆压缩机双螺杆压缩机Page 24受力平衡受力不平衡10万小时轴承寿命、可靠运行单螺杆双星轮设计，压缩机对称排气，负 载平衡，主轴承寿命长达10万小时,双螺杆一般4万小时双机头设计的好处双机头双独立系统可互为备用机组启动时对电网其他设备影响小断电快速启动功能
13、使数据中心运行更有 保障Page 25双螺杆众多轴承，承担不平衡力。常规机组启动快速启动354秒30秒0300100200400启动时间，秒断电快速启动功能采用麦克维尔新一代智能控制器Micro Tech 自动根据用户负荷需求和室外环境温度自动调 节，在自然冷却、压缩机制冷和混合联供制冷中 智能判断选择最节能模式运行精确控制出水温度0.5整机一体化设计，智能集中控制，运行更可靠 ，实现无人值守三级密码保护，防止非专业人员误操作，确保 机组安全运行完善的多重保护功能：压力、温度、电气、防 冻等多重保护功能楼宇控制通讯协议接口（可选） 外部手操器（可选）机组控制器智能控制压缩机降噪 非金属星轮与合
14、金螺杆啮合，有效消除高频噪声 回转式压缩循环，无往复运动带来的额外振动高效低噪风机，变频调速更低噪 高效低噪螺旋式轴流风机，噪声比常规螺旋式风 机低3dB(A)，根据机组的运行动态调节转速，低 负荷运转风机更节能，噪声更低压缩机和整机双重减震 压缩机标配减振器，整机标配弹簧减振器变频风机（标配 ）弹簧减振器（标配 ）硬币实验AB+=0低噪运行 HFC-134a性能优越，不含氯元素，且对臭氧层无任何破坏作用 降低CO2的排放，减少全球变暖作用，顺应国家低碳经济要求 环境友好美国EPA保护臭氧层奖蒙特利尔议定书-2007版HCFC削减进度发达国家发展中国家基准年1989年2009年与2010年冻结
15、冻结 年1996年2013年最终终淘汰2020年2030年削减进度2010年-75%、2015年- 90%2015年-10%、2020年-35%、2025年- 67.5% 2020-2030年提供0.5%-检 修2030-2040年提供2.5%供检修中国HCFC制冷剂消费量控制2013年配额2009年+2010年= 2案例：北京1250kW自然冷却风冷螺杆冷水机组应用全年运行制冷，冷冻水进/出水温度：18/12设计方案：常规风冷螺杆机组、自然冷却风冷螺杆机组结论：相比常规风冷螺杆冷水机组，在室外低环境温度时，COP最高 可提高37倍，年节能率达到38%！投资回报期： 0.49年年运行费用节省38%！COP最高可提升37倍！COP最高提升37倍常规风冷机组自然冷却机组节能分析节能38%耗电量：kWhCOP各地节能应用自然冷却时间 ，59.4%节能运行时间运行费用对比238万148万节能38%北京自然冷却时间 ，57.6%西安 240万154万节能36%节能运行时间运行费用对比说明：以上对比为常规风冷冷水机组与自然冷却风冷机 组对比。以上对比机型为制冷量1250kW，进/出水： 18/12，自然冷却机组含30%乙二醇溶液不同地区、不同机型系列、不同应用方案节能率 可能会有差异。节能
