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數(shù)據(jù)中心機柜空調(diào)系統(tǒng)的主要能耗點在于冷水機組和配套的水泵系統(tǒng)的運行，其中，水泵的耗電量約占總空調(diào)系統(tǒng)耗電量的20-30%，故節(jié)約低負(fù)載時水系統(tǒng)的輸送能量，意義重大。

目前，騰訊自建或合建的數(shù)據(jù)中心中，一次泵系統(tǒng)和二次泵系統(tǒng)均有應(yīng)用經(jīng)驗。但兩種系統(tǒng)到底孰優(yōu)孰劣，本文將對此進(jìn)行一番探討，僅供參考。

1．?dāng)?shù)據(jù)中心一次泵定流量系統(tǒng)

一次泵定流量系統(tǒng)的原理如圖1所示，這種系統(tǒng)簡單、投資低，適用于中小型工程。

圖1     一次泵定流量系統(tǒng)簡圖

圖1所示的空調(diào)系統(tǒng)冷凍水流量固定不變，當(dāng)系統(tǒng)的實際負(fù)載低于設(shè)計負(fù)載時，冷凍水供回水溫差將小于設(shè)計溫差。系統(tǒng)在低溫差、大流量的情況下工作，不僅會降低末端空調(diào)換熱效率，也會增加管路系統(tǒng)的能量損失。 

2．水冷數(shù)據(jù)中心一次泵變流量系統(tǒng)

隨著制冷技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的制冷機組都允許冷水量有較大的變化，因此，變流量冷水機組的使用得到推廣。一次泵變流量系統(tǒng)即是采用可變流量的冷水機組、末端設(shè)備、變頻水泵等組成的空調(diào)系統(tǒng)(如圖2所示)。

圖2     一次泵變流量系統(tǒng)簡圖

圖3    一次泵變流量系統(tǒng)的旁通管路及平衡閥

對于一次泵變流量系統(tǒng)，當(dāng)末端設(shè)備的冷凍水流量隨負(fù)荷改變時，其兩端的壓差也在隨之改變，一次水泵的變頻器根據(jù)最不利的壓差信號，改變水泵的轉(zhuǎn)速，從而改變系統(tǒng)的水流量以滿足末端設(shè)備的要求。

因此，一次變頻泵能隨著負(fù)荷的減少而降低轉(zhuǎn)速，從而減少系統(tǒng)的供水量。已知在管路系統(tǒng)固定不變的前提下，變頻水泵的效率特性和水系統(tǒng)的阻力特性接近，理論上水泵的能耗與流量成三次方的關(guān)系，故變流量系統(tǒng)節(jié)能降耗潛力明顯。

在數(shù)據(jù)中心采用的一次泵變流量系統(tǒng)中，當(dāng)冷機因故障停機時， UPS帶動一次變頻泵向機房供冷，但需克服冷水機組阻力，因此對應(yīng)的UPS的容量要求也較二次泵系統(tǒng)大。

3．?dāng)?shù)據(jù)中心機柜二次泵變流量系統(tǒng)

二次泵變流量系統(tǒng)是在冷水機組蒸發(fā)側(cè)流量恒定前提下，把傳統(tǒng)的一次泵分解為兩級，形成一次環(huán)路和二次環(huán)路，其特點是減少了冷水制備與冷水輸送之間的相互干涉。

圖4     一次泵定流量、二次泵變流量系統(tǒng)簡圖

如圖4所示，一次環(huán)路由冷水機組、一次定頻泵，供回水管路和旁通管路組成，主要負(fù)責(zé)冷水制備，并按定流量運行。一次定頻泵主要用來克服冷水機組蒸發(fā)器和一次環(huán)路的流動阻力，即自蒸發(fā)器出口到旁通管路再到蒸發(fā)器入口的阻力。

二次環(huán)路由二次變頻泵、空調(diào)末端設(shè)備、供回水管路和旁通管組成，負(fù)責(zé)冷水輸送，按變流量運行。

二次泵用來克服從旁通管路的蒸發(fā)器側(cè)到末端設(shè)備再到用戶側(cè)的水環(huán)路阻力，可以根據(jù)該環(huán)路負(fù)荷變化進(jìn)行獨立控制、變頻調(diào)節(jié)。

二次變頻泵的流量與揚程可以根據(jù)各個環(huán)路的負(fù)荷特性分別配置，如對于阻力較小的環(huán)路，就可以降低二次變頻泵的設(shè)置揚程。因此，二次泵變流量系統(tǒng)比較適合系統(tǒng)大、各環(huán)路空調(diào)負(fù)荷特性相差較大或阻力相差懸殊的情況（如高層建筑和遠(yuǎn)距離輸送系統(tǒng)）。 

圖5    某二次水泵及管路系統(tǒng)

在數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng)中，二次變頻泵不經(jīng)過冷水機組直接與UPS和蓄冷罐連接，從而減少了冷量輸送管路系統(tǒng)的阻力，加上本身的功率較小，因此對應(yīng)的UPS容量要求比一次泵變流量系統(tǒng)小很多。

當(dāng)冷機因停電或故障不能啟動時，UPS帶動二次變頻泵將蓄冷罐的冷量送到各個空調(diào)末端，保障了冷機停機期間冷量的供應(yīng)。 

4．?dāng)?shù)據(jù)中心水冷系統(tǒng)結(jié)論

兩種系統(tǒng)一覽表詳見下圖：

圖6    一次泵VS二次泵一覽表

“ 

目前，騰訊自建及合建數(shù)據(jù)中心對一次泵變流量系統(tǒng)和二次泵變流量系統(tǒng)均有應(yīng)用。在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用中，兩種系統(tǒng)均有各自的特點。因此，在數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)劃時，應(yīng)根據(jù)實際情況（如樓高、節(jié)能要求和輸送距離等）選擇恰當(dāng)?shù)乃孟到y(tǒng)，以達(dá)到節(jié)能優(yōu)化和安全運營之間的平衡。

”