數(shù)據(jù)中心的蓬勃發(fā)展所帶來的除了大數(shù)據(jù)的便捷，同時也帶來了巨大的電能消耗。據(jù)美國媒體歷時一年多的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，全球各大網(wǎng)站僅數(shù)據(jù)中心的用電功率，就相當(dāng)于30個核電站的供電功率，可以說數(shù)據(jù)中心絕對是一個名副其實的巨大“電老虎”。大家都知道，數(shù)據(jù)中心耗電中，空調(diào)的耗電占了40%，所以，對于數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng)，專家們想了很多節(jié)能方式，其???????就包括制冷系統(tǒng)的自由冷卻。其他的都不多說，今天就僅針對水側(cè)自由冷卻中的預(yù)冷模式，發(fā)表一下一些看法。

板換串接示意圖

板換并聯(lián)示意圖

眾所周知，串聯(lián)板換的節(jié)能效果比并聯(lián)板換的節(jié)能效果更佳，今天就針對一些理論值進(jìn)行計算，論證一下節(jié)能效果的比較。

做過數(shù)據(jù)中心暖通設(shè)計的工程師們會對系統(tǒng)中的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行一些理論上的假設(shè)，以便于進(jìn)行設(shè)備的選型及其他計算，本文也對一些設(shè)備進(jìn)行部分理論上的假設(shè)：

板換冷凍水和冷卻水側(cè)逼近度假設(shè)為1.5℃；

過渡季冷塔出水溫度與室外濕球溫度逼近度假設(shè)為5.5℃；

假設(shè)水泵，冷機(jī)等設(shè)備在不同工況下（參數(shù)相差不大）效率近似不變；

末端負(fù)荷按滿載計算。

以某云數(shù)據(jù)中心為例，供回水溫度為15/21℃，冷機(jī)、板換、冷塔、水泵（冷凍水一次泵，冷凍水二次泵，冷卻水泵）各4臺，均為3+1冗余配置。

其中冷機(jī)為變頻離心冷機(jī)，單臺制冷量850RT，電功率498kW；

冷凍水一次泵流量470m3/h，揚(yáng)程20m；

冷卻水泵流量555m3/h，揚(yáng)程35m。

預(yù)冷模式下，串聯(lián)板換架構(gòu)中的冷凍水會同時經(jīng)過冷機(jī)及板換，冷卻水也同時經(jīng)過冷機(jī)及板換；并聯(lián)板換架構(gòu)的混水預(yù)冷模式由于控制的復(fù)雜性，在國內(nèi)極少使用，故本文假定并聯(lián)架構(gòu)不考慮預(yù)冷模式。

以上分析可見，串聯(lián)板換架構(gòu)預(yù)冷模式下，冷凍水和冷卻水泵均會增加一部分揚(yáng)程，用以克服串接的板換的局部阻力，揚(yáng)程的增加勢必會增加一部分水泵的功耗。

根據(jù)水泵功率計算公式（GB19762-2007）：

按照串接板換增加5m局部阻力損失計算，串接板換與不串接板換相比，冷凍水泵和冷卻水泵單臺的輸入功耗增加值分別為：8kW，9.5kW。（根據(jù)水泵高效區(qū)內(nèi)效率基本不變，假設(shè)水泵效率維持在80%左右），冷凍水泵及冷卻水泵各3臺正常運(yùn)行，水泵總能耗增加為52.4kW。

根據(jù)能量計算公式：

 其中：Q-制冷量，單位為kW；

c-比熱容，單位為kJ*k；

m-水流量，單位為kg/s； 

供回水溫差，單位為℃；

以北京為例，室外濕球溫度在8~14℃范圍內(nèi)的時間為1413h，經(jīng)過逐時的能量計算疊加，每年預(yù)冷過程中可以節(jié)約冷機(jī)冷量6792MWh，按照冷機(jī)COP值恒定為6計算，每年可至少節(jié)約冷機(jī)電能1132MWh（據(jù)某廠家選型報告，變頻離心冷機(jī)隨著負(fù)載率的降低，COP值升高），去掉水泵增加的能耗52.4*1413=74MWh，依然可以節(jié)約電能1058MWh。以此可見，串聯(lián)板換確實是有一定的節(jié)能效果。