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变频器与电机如何高效冷却数据中心?

2020-07-17 14:03:42   来源:

  
  数据中心的用电量极大,尤其是冷却数据中心的IT设备。  通过在冷却系统中使用变频器和节能电机可以大量减少能耗。关于这一点,我们采访了ABB运动控制事业部的HVACR全球产品营销经理Maria Fedorovicheva。

  数据中心冷却过程中的效率提升为何如此重要?
  作为现代计算基础设施的一个组成部分,数据中心的用电量占全世界总发电量的大约百分之一。在确保数据中心的持续可靠性和可用性方面,冷却系统发挥着关键作用,但它的用电量通常约占数据中心总用电量的40%。另一个耗电设备是IT设备本身。这些数据表明,能效提升应该从构成数据中心冷却系统核心的风机、泵和压缩机开始。
  是否有监管参数来控制数据中心的用电量?
  作为行业联盟,绿色网格提出了最常见的能效指标之一:电源使用效率,即进入数据中心的总电量除以IT设备用电量所得比值。在理想状态下,数据中心的PUE应为1。
  根据Uptime Institute开展的一项研究,多年来,数据中心的PUE水平一直呈下降趋势,从2006年的2.6左右下降到2019年的1.7,尽管自2013年以来的近期趋势是平缓的。要使PUE进一步降低,需要采取措施在数据中心运行周期内提高效率,并在新项目中采用尖端技术。在冷却系统中使用变频器和高效电机有助于大幅度降低电源使用效率。
  为什么选择变频器?
  变频器已被证明是一种高效节能的冷却解决方案。变频器可以使冷却系统中的电机转速得到精确控制,使冷却系统在任何时候都能够提供人们所需的温度,从而实现约高达35%的节能。这与电机全速运转,通过节流限制输出的情况完全不同。电机转速与能耗之间的关系意味着,即使只是适度降低转速,也可以显著提高能效。
  虽然数据中心冷却系统的规模足以应对极端情况下(包括夏季高温和部件故障)的峰值负载,但它们很少在其设计的负载状态下运行。相反,它们大多在轻载状态下运行。变频器提高了电机的灵活性,使冷却系统能够适应不断变化的负载情况,因此即使在部分负载下也能保持系统的高效运行。
  电机技术是否也很重要?
  当然。不同的电机技术会根据负载表现出不同的性能。当负载为25%时,电机技术之间的效率差异很容易超过10%。因此,根据电机在多数时间的运行负载范围来选择电机是可取的。在大多数情况下,这个范围不是额定负载,而远低于额定负载。
  关于冷却过程的效率,是否还有其它考虑?
  事实上,整个系统的效率很重要--我们可以使用损耗尽可能低的高效电机来拖动泵、风机或压缩机等设备,并利用变频器使电机转速符合需求,从而实现节能。但如果风机设计,使它产生巨大的空气动力损耗,整个系统的能效或电能转化空气动能效率可能会受到影响。这就意味着,在考虑数据项目的能源效率时,必须评估整个冷却系统的能效,而不仅要逐一考虑每一个元器件。
  随着数据中心中服务器密度不断增加,其热负荷也随之增大。面向未来的数据中心冷却系统必须具有可扩展性,以满足未来的需求。关于可扩展性,是指在数据中心规模扩大时,冷却系统可根据不断变化的负载加以改变。同样,专门为供暖、通风和空调应用而开发的变频器以及高效电机(不仅可以以额定速度运行,还可以在部分负载下运行)带来一个很重要的优势,因为它们的设计具有灵活性和可扩展性。

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