一、立項背景
從數(shù)據(jù)中心誕生之日起，節(jié)約電能，追求PUE的下降就成為一個重要的課題。我國電力供應中電價峰谷負荷差大的現(xiàn)象促進了蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展。本文主要討論在原有持續(xù)供冷蓄冷罐的基礎上，利用自控技術，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)智能化運行，實現(xiàn)整個數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)水蓄冷的高效管理與監(jiān)控，通過系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整，提升制冷設備的運行效率、利用峰谷電價差來降低數(shù)據(jù)中心運行費用，從而達到節(jié)能減排，降低PUE的目的。
保定數(shù)據(jù)中心暖通系統(tǒng)采用的是冷凍水型集中供冷模式，主要由10KV高壓離心冷水機組+板式換熱器+冷卻塔系統(tǒng)的形式構成。在室外安裝兩個600m3立式蓄冷罐，蓄冷罐為整體系統(tǒng)提供15分鐘后備冷源。
圖1 數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)
三、蓄冷原理分析
立式蓄冷罐利用斜溫層原理，采用分層式蓄冷技術，充分利用蓄水溫差，輸出穩(wěn)定溫度的空調(diào)用冷水。當放冷時，圖1， 隨著冷水不斷罐子的進水管抽出和熱水不斷從罐子的出水管流入，斜溫層逐漸下降。
圖2：蓄冷罐釋冷
反之，當蓄冷時，隨著冷水不斷從進水管送入水罐和熱水不斷從出水管被抽出，斜溫層不斷上升。
圖3：蓄冷罐沖冷
四、詳細技術內(nèi)容
設計思路
在保證重要等級數(shù)據(jù)機房不間斷供冷的前提下，蓄冷罐作為數(shù)據(jù)機房應急冷源，在保障數(shù)據(jù)中心服務器設備等運行安全的前提下，通過蓄冷罐削峰填谷，從而降低系統(tǒng)運行費用，達到節(jié)電、節(jié)水、節(jié)材、降耗的應用效果。
當?shù)仉妰r政策
蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的本質(zhì)在于時間上的轉(zhuǎn)移，即將冷量的制備時段從用電高峰期轉(zhuǎn)移到用電低谷期因此，當?shù)胤骞入妰r差越大效果越明顯。經(jīng)調(diào)研我們知道，數(shù)據(jù)中心的電費收取方式是商業(yè)用戶兩部制或單一制分時電價，具體電費繳納方案如表 1所示。
五、主要技術創(chuàng)新點
打破傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)采用人工監(jiān)測、操作和管理的模式，利用冷機自控系統(tǒng)對整個制冷系統(tǒng)水蓄冷進行有效管理與監(jiān)控，提升了整個制冷系統(tǒng)的運行效率和安全穩(wěn)定性。
方便快捷、控制靈活
冷機群控系統(tǒng)中，蓄冷罐的蓄冷、釋冷、故障，全部可自動化運行檢測，一鍵操作，運維人員也可根據(jù)需要自行切換工作模式。
自動蓄冷：當蓄冷罐平均溫度>蓄冷罐設定溫度15℃時，延時30S，進入蓄冷模式。同時，冷凍泵供回水壓差設定點自動調(diào)整為滿足蓄冷模式時的設定壓差。
自動釋冷：條件1：每個冷站可用冷機運行臺數(shù)之和≤1；條件2：A、B分集水器平均溫度的最大值大于釋冷溫度設定值16度（釋冷溫度設定值可調(diào)）。同時滿足上述兩個條件，系統(tǒng)釋冷。
BA群控系統(tǒng)蓄冷罐控制界面
保障制冷系統(tǒng)穩(wěn)定安全運行
打破傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)采用人工監(jiān)測、操作和管理的模式，BA群控冷機群控系統(tǒng)可依據(jù)根據(jù)系統(tǒng)運行工況，實現(xiàn)自動控制閥門狀態(tài)，進行蓄冷罐釋冷負荷進行優(yōu)化分配，制定出最優(yōu)的運行策略，從而達到蓄冷罐穩(wěn)定安全運行。
系統(tǒng)高效節(jié)能運行
依托制冷系統(tǒng)智能化運行可將蓄冷罐蓄冷時間設置為夜間自動蓄冷，利用電網(wǎng)峰平谷的不同時段電價差異可以實現(xiàn)蓄冷罐蓄冷節(jié)能增效。
蓄冷罐蓄冷與不蓄冷時，相關制冷設備的耗電量對比如下表所示，經(jīng)過計算對比，一次蓄冷過程耗電量約為2000kW·h。
六、結論
運用智能化手段對制冷系統(tǒng)水蓄冷進行合理的綜合控制，系統(tǒng)根據(jù)空調(diào)負荷預測的結果及電價政策對當天的制冷負荷與蓄冷罐釋冷負荷進行優(yōu)化分配，制定出最優(yōu)的運行策略，極大程度提高了制冷系統(tǒng)的運行效率和穩(wěn)定性。另外，依托制冷系統(tǒng)智能化運行可將蓄冷罐蓄冷時間設置為夜間自動蓄冷，利用電網(wǎng)峰平谷的不同時段電價差異可以實現(xiàn)蓄冷罐蓄冷節(jié)能增效，估算下來每個月可節(jié)省電費約2000元，每年可節(jié)約電費2.5萬元。 
