冷水机在大型数据机房中的应用

　　随着网络通信科技的飞速发展，目前大型数据机房的单机架耗电量已突破了4kW/架，风冷式冷水机的单机容量及安装数量也随之不断的增加。如今，用电能效(简称“PUE",PUE=数据中心总设备能耗/rI'设备能耗，PUE是一个比率，基准是2，越接近1表明能效水平越好)已经成为国际上比较通行的数据中心电力使用效率衡量指标。据统计，国外先进的机房PUE值可以达到1.7，而我们国家的PUE平均值则在2.5以上。随着国家绿色节能计划的推出，对大型数据机房这样的用电大户提出了一个机房用电能效考核，因此，采用其它更加节能的制冷方式成为当务之急。据测算，采用冷水机制冷虽然一次性投资较大。而且设计、施工比较繁琐，但它的节能效果比较理想，一般能使大型数据机房的PUE降到1.7左右。因此在大型数据机房采用冷水机进行制冷势在必行，如何根据机房内设备的发热情况来实时控制冷水机组的运行对机房的运行及节能都将非常关键。

　　l、冷水机控制原理


　　现代工业过程对控制系统的要求已不局限于能实现自动数据采集和控制功能，还要求工业过程能长期在最佳状态下运行。对于一个规模庞大、结构复杂、功能综合、因素众多的大型工程系统，要解决的不是一个局部最优化问题，而是一个整体的总目标函数最优化问题，即生产过程的综合自动化问题。总目标函数不但包括产量、质量等指标，还包括能耗、成本等其他各类指标。为了实现大型工程系统的最优化控制，大系统控制理论中引入了“分解”和“协调”的设计原则。本文结合开利冷水机组群控系统I-VU对机房冷水机组群控进行介绍。

　　2、数据中心冷水机组群控系统概述


　　数据中心选用3台19XR机组、4台冷冻水泵、4台冷却水泵、9台冷却塔风机、1台免费板换、流量计、全自动加药装置、真空脱气罐、蓄冷罐、附属阀门;通过使用I—vu控制系统，建立一套完整的中央空调控制系统。


　　I—VU控制网络系统将冷水机组和外围设备，包括冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔综合成一个系统，实现多台冷水机组的集中群控，同时将冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔纳入联锁管理。与系统相连接的监控计算机为冷水机组的集中群控提供人机界面，通过该界面，可了解系统的运行状态，各冷水机组运行状态及主要运行参数，可参与冷水机组的集中群控管理。另外。系统所有内部参数均可以转换成符合BACnet IP的标准数据格式，然后通过其通讯端口传送至其它控制系统的智能终端，并实现单向数据传输。

　　3、数据中心冷水机组控制内容


　　冷水机组：远程启停控制。每台机组的最大运行负荷设定与调节。运行状态，故障报警。监测每台机组冷冻水供，回水温度，冷却水供/回水温度，蒸发器压力，冷凝器压力，蒸发器制冷剂温度，冷凝器制冷剂温度等机组内部运行参数。冷冻水总管温度监测。监测冷冻水旁通的压差，控制调节旁通阀开度。流量监测、能量监测。


　　冷冻水泵：启停控制，变频反馈。运行状态，故障报警，手自动状态，变频控制。


　　冷却水泵：启停控制，变频反馈。运行状态，故障报警，手自动状态，变频控制。


　　冷却塔：启停控制，冷却塔进水管的电动蝶阀开关控制。运行状态，故障报警，手自动状态，蝶阀状态反馈，冷却水总管温度监测。


　　冷水机www.keyuanzl.com共分四个系统：冷冻系统、冷却系统、自由冷却系统及其他系统。输入，输出共280点，其中开关量输出(DO)40点，包括风机水泵或设备启停、电加热器启停、风门开关。模拟量输出(AO)12点，包括阀门调节、水泵调速、冷冻机设定。开关量输入(D[)132点，包括风机水泵启停状态、风机水泵故障状态、风机水泵手自动状态、电加热故障状态、电加热开关状态、阀门开关状态、液位开关状态、冷冻机组监控信号。模拟量输入(AI)96点，总出水水温、总回水水温、供回水压差、流量测量、冷冻机组监控信号、风机或水泵电流、水泵变速反馈、阀门或风门开度、室外温度、室外湿度。

　　4、数据中心冷水机控制流程


　　①根据冷水机组开机要求，开启对应冷却水泵，冷却塔开始工作;


　　②冷却塔风机是否运行由各自冷却塔回水温度决定，通过冷却塔风机的启停以维持冷却水回水温度设计值(假设为32℃);


　　③系统实时监测冷却水回水温度，计算实际值与设计值的差At(实际值一设计值);


　　④控制系统将保证在冷却塔工作时维持低速风机持续运行;


　　⑤当温度上升，At>设定温差的75%时，开启冷却塔风机;


　　⑥当温度下降，At<设定温差的50%时，停止冷却塔风机。