變頻器與電機(jī)如何高效冷卻數(shù)據(jù)中心

Q：數(shù)據(jù)中心冷卻過(guò)程中的效率提升為何如此重要？作為現(xiàn)代計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的一個(gè)組成部分，數(shù)據(jù)中心的用電量占全世界總發(fā)電量的大約百分之一。在確保數(shù)據(jù)中心的持續(xù)可靠性和可用性方面，冷卻系統(tǒng)發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但它的用電量通常約占數(shù)據(jù)中心總用電量的40%。另一個(gè)耗電設(shè)備是IT設(shè)備本身。這些數(shù)據(jù)表明，能效提升應(yīng)該從構(gòu)成數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)核心的風(fēng)機(jī)、泵和壓縮機(jī)開始。Q：是否有監(jiān)管參數(shù)來(lái)控制數(shù)據(jù)中心的用電量？作為行業(yè)聯(lián)盟，綠色網(wǎng)格提出了最常見的能效指標(biāo)之一：電源使用效率，即進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的總電量除以IT設(shè)備用電量所得比值。在理想狀態(tài)下，數(shù)據(jù)中心的PUE應(yīng)為1。根據(jù)UptimeInstitute開展的一項(xiàng)研究，多年來(lái)，數(shù)據(jù)中心的PUE水平一直呈下降趨勢(shì)，從2006年的2.6左右下降到2019年的1.7，盡管自2013年以來(lái)的近期趨勢(shì)是平緩的。要使PUE進(jìn)一步降低，需要采取措施在數(shù)據(jù)中心運(yùn)行周期內(nèi)提高效率，并在新項(xiàng)目中采用尖端技術(shù)。在冷卻系統(tǒng)中使用變頻器和高效電機(jī)有助于大幅度降低電源使用效率。Q：為什么選擇變頻器？變頻器已被證明是一種高效節(jié)能的冷卻解決方案。變頻器可以使冷卻系統(tǒng)中的電機(jī)轉(zhuǎn)速得到精確控制，使冷卻系統(tǒng)在任何時(shí)候都能夠提供人們所需的溫度，從而實(shí)現(xiàn)約高達(dá)35%的節(jié)能。這與電機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)節(jié)流限制輸出的情況完全不同。電機(jī)轉(zhuǎn)速與能耗之間的關(guān)系意味著，即使只是適度降低轉(zhuǎn)速，也可以顯著提高能效。雖然數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的規(guī)模足以應(yīng)對(duì)極端情況下（包括夏季高溫和部件故障）的峰值負(fù)載，但它們很少在其設(shè)計(jì)的負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行。相反，它們大多在輕載狀態(tài)下運(yùn)行。變頻器提高了電機(jī)的靈活性，使冷卻系統(tǒng)能夠適應(yīng)不斷變化的負(fù)載情況，因此即使在部分負(fù)載下也能保持系統(tǒng)的高效運(yùn)行。Q：電機(jī)技術(shù)是否也很重要？當(dāng)然。不同的電機(jī)技術(shù)會(huì)根據(jù)負(fù)載表現(xiàn)出不同的性能。當(dāng)負(fù)載為25%時(shí)，電機(jī)技術(shù)之間的效率差異很容易超過(guò)10%。因此，根據(jù)電機(jī)在多數(shù)時(shí)間的運(yùn)行負(fù)載范圍來(lái)選擇電機(jī)是可取的。在大多數(shù)情況下，這個(gè)范圍不是額定負(fù)載，而遠(yuǎn)低于額定負(fù)載。Q：關(guān)于冷卻過(guò)程的效率，是否還有其它考慮？事實(shí)上，整個(gè)系統(tǒng)的效率很重要——我們可以使用損耗盡可能低的高效電機(jī)來(lái)拖動(dòng)泵、風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)等設(shè)備，并利用變頻器使電機(jī)轉(zhuǎn)速符合需求，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。但如果風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，使它產(chǎn)生巨大的空氣動(dòng)力損耗，整個(gè)系統(tǒng)的能效或電能轉(zhuǎn)化空氣動(dòng)能效率可能會(huì)受到影響。這就意味著，在考慮數(shù)據(jù)項(xiàng)目的能源效率時(shí)，必須評(píng)估整個(gè)冷卻系統(tǒng)的能效，而不僅要逐一考慮每一個(gè)元器件。隨著數(shù)據(jù)中心中服務(wù)器密度不斷增加，其熱負(fù)荷也隨之增大。面向未來(lái)的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)必須具有可擴(kuò)展性，以滿足未來(lái)的需求。關(guān)于可擴(kuò)展性，是指在數(shù)據(jù)中心規(guī)模擴(kuò)大時(shí)，冷卻系統(tǒng)可根據(jù)不斷變化的負(fù)載加以改變。同樣，專門為供暖、通風(fēng)和空調(diào)應(yīng)用而開發(fā)的變頻器