独孤九剑第八剑

本系列第二章讲述了如何通过气流组织和表冷器选型，选择适当的温度来提高供水温度。本系列第三章讲述了不同的气流组织对末端设备功率的影响，如何来优化末端设备的功率。本系列第四章讲述了如何实施和运营大温差系统（国内相关资料可以参考《中国数据中心冷却技术年度发展研究报告 2020》P124中的相关数据）。本系列第五章讲述了如何选择冷水机组，保证冷水机组的高效运行。本系列第六章讲述了目前自然冷源利用过度季节使用缺陷及海外项目对应的解决方案。本系列第七章讲述了如何结合全年气象参数，来综合评价空调的节能性。

本系列第八章重点讲述在全年52个周内不同气象参数下，空调冷源系统该如何进行寻优和调优。

下图1为北京地区全年日干球温度统计图。从图中可以看出，全年气象参数变化很大。但是数据中心运行有如下特点：

• 全天冷负荷变化率比较小，一般峰值与波谷负荷值不会超过20%，很难影响到系   统制冷单元组数的运行。

• 全天室外湿球温度变化比较小，一般很难影响到系统模式的运行。

图1：北京地区全年日干球温度统计值

对于传统数据中心冷源系统，有以下四个简单方面的寻优。在寻优过程中，为了保证末端系统运行的稳定性，不调整以下两个参数：

• 不提高系统供水水温，提高供水水温后，会提高末端冷通道温度，造成末端温度波动。

• 不降低整个系统的压力值，保证末端设备有足够流量。

以数据中心典型制冷系统示意图如下所示，在冷冻侧保持不变的情况下，仅仅能调整设备有冷却侧的冷却塔、冷却水泵及制冷单元的组数，其余调整空间不是很大。

一、单体寻优

目前完成的单体设备寻优主要发生在冷却塔寻优上，冷却塔寻优有如下两个条件需要满足：

• 室外湿球温度大于20℃

• 冷却塔的负载率大于60%

当冷却塔负载率大于60%时，可以适当开启备用冷却塔，增加冷却塔散热模块，来降低冷却塔单风机能耗。

如上表所示，某冷却塔在22℃湿球温度时，其冷风比随着负载率降低而升高。但当湿球温度降低时，其趋势和湿球温度比较高时，并不一致，需要根据实际冷却塔的型号和流量均匀度来判断。

二、组合寻优

对于冷冻水系统空调系统，夏季组合寻优的特定环境需要稳定如下几个参数：

• 室外湿球温度保持不变。

• 冷水机组冷量保持不变。

• 冷冻侧流量保持不变。

夏季组合寻优过程中，调节量为冷却水流量，在增大冷却水流量过程中，会有如下变化：

• 冷却水温度会降低，冷却塔散热能力变大。

• 冷却水泵流量会增加，冷却水泵功率增加。

• 冷水机组功率降低。

如下图所示，寻找到冷却塔风机功率+水泵功率+冷水机组= 功率min

对于某数据中心采用850RT机组，在室外湿球温度18.8℃，通过改变冷却水泵流量，来分析夏季组合寻优过程中，特定湿球温度下，最佳冷却水泵流量值。

从上表可以看出，冷却水流量逐步增加过程中，三者功率之和会逐步降低。当冷却水泵功率继续增加，其三者之和会增加，形成一个抛物线曲线，其主要原因如下：

• 冷却塔散热能力随着冷却水流量增加而增加。增加冷却塔流量，冷却水出水温度会降低。

• 冷水机组在50~80%负载区间内，冷水机组功率随着冷却水的降低有明显升高。

• 当冷却水流量大于额定冷却塔流量时，冷却水流量增加对冷却水出水温度的影响开始降低，冷却水泵功率上升值会大于冷水机组功率下降值。

三、跨界寻优

对于过度季节而言，可以通过增加制冷单元组数，增加制冷单元的组数，会带来如下影响：

• 冷却塔和板式换热散热面积变大

• 单台冷却塔负荷降低，逼近度降低，可利用自然冷源的时间变成长

同样以某数据中心采用850RT机组为例，在室外湿球温度10℃，通过增加制冷单元组数，可以增加自然冷源使用时间，提高系统COP值。

如上表所示，当室外湿球温度10℃，需要进入混合制冷模式，可以通过增加制冷单元组数来降低冷却水温值，可以延迟冷水机组开启时间，此时系统COP值会有明显提升。

四、风水联动寻优

当冬季冷却塔风机频率降低30HZ以下时，可以通过降低冬季冷却水温来降低整个管网系统冷冻水流量，形成大温差、小流量系统，从而可以降低整个冷冻水泵功率，提高系统cop值。

如上表所示，在冬季室外湿球温度低于0℃时，通过降低系统冷冻水温度，可以明显降低系统流量，从而降低水泵功率。水泵功率降低值比冷却塔功率上升值大，系统cop值有明显降低。

数据中心冷源AI系统，整体而言，通过1~2年数据收集，对于系统模型进行修正，最终通过遗传算法，能够得到不同工况下设备的最佳运行参数值，达到降低系统能耗的目标值。

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