能效分析-------冷凍水型精密空調

1. 耗能模型

在前文《數據中心基礎設施能效管理之核心設備V2016》中，我們可以看到冷凍水型機房精密空調滿(mǎn)載運行1.49年的電費支出即已超出其初投資費用，屬于數據中心的能效管理核心設備節點(diǎn)之一。

 圖1：能效分析節點(diǎn)--冷凍水型精密空調

 該節點(diǎn)只消耗電能，由上圖可以看出由三部分構成：

風(fēng)側QHn：克服機組內風(fēng)側阻力，分擔風(fēng)機的耗用電能；

風(fēng)側N-P：由于風(fēng)機位于節點(diǎn)內，風(fēng)機效率帶來(lái)的那部分電能損失也滯留在節點(diǎn)內；

水側QnHn：克服盤(pán)管水阻力，分擔冷凍水循環(huán)泵的耗用電能，成為循環(huán)泵的上級需求。

風(fēng)機消耗的電能還有一部分（QHw）用于滿(mǎn)足上級需求，用來(lái)克服機外靜壓，這一部分耗用電能在場(chǎng)域模型中，不在該節點(diǎn)內屬于上級氣流組織設計的耗用范疇。

圖1中P為滿(mǎn)足需求所需要的理論有用功；

圖1中P,N為單位時(shí)間耗能w，Q為流量m3/s，H為前后壓差Pa，η為無(wú)量綱效率，全部采用國際標準單位；

圖1中有用功計算公式P=QH，可以適用于數據中心所有冷卻系統對流體做功的耗能元件：風(fēng)機、泵、壓縮機，管件，閥門(mén)等。

能效模型原則：

場(chǎng)域原則：

研究場(chǎng)內（指定空間、范疇、界限）消耗的能源；進(jìn)入場(chǎng)的能源減去出場(chǎng)能源，當研究平均宏觀(guān)耗能時(shí)，可以直接再減去周期性場(chǎng)儲存和場(chǎng)釋放的能源；分析場(chǎng)內元件、設備、系統的耗能特性；

對于需求側，僅計算有用功；因為機械效率和電機效率而導致的實(shí)際耗功N與理論耗功P的差值，歸屬于耗功元件所在的節點(diǎn)。

時(shí)域原則：

由能源利用和轉化的任一節點(diǎn)上下延伸，跨越所有研究對象，分析其能源的來(lái)源，去向。

原則選用：

一般的研究都處于有限場(chǎng)域下，當研究顆粒度較粗時(shí)，通過(guò)時(shí)域分析能夠快速的得出軟件定義/封裝的黑盒界面。

2. 影響因子

根據耗能模型：

其風(fēng)側流量Q受設計水平影響（送回風(fēng)溫差、制冷量、潔凈度，溫濕度控制精度要求的換氣次數、末端氣流組織有效送風(fēng)率）；

其風(fēng)側內阻力Hn受廠(chǎng)家機組設計、生產(chǎn)和安裝水平影響；

其風(fēng)側電能損失N-P,受廠(chǎng)家風(fēng)機選型和安裝水平、設計機外靜壓以及上述Q，Hn影響因子影響。

其水側Q受設計水平（顯冷量、供回水溫差）、廠(chǎng)家風(fēng)機選型、散熱設計影響；

其水側Hn受廠(chǎng)家機組設計、生產(chǎn)和安裝水平影響。

當然以上所有參數還同時(shí)受負載和自控及運維水平影響。

3. 權重分析

冷凍水型精密恒溫恒濕空調能耗影響因子各權重可能會(huì )隨著(zhù)負載率和應用場(chǎng)景發(fā)生較大的變化。我們僅以一個(gè)滿(mǎn)載權重分析示例，提供分析的方法，結果僅供參考。

計算示例介紹-精密空調

說(shuō)明：

風(fēng)側內耗QHn：風(fēng)側內阻消耗的風(fēng)機有用功，kw，在精密空調耗能中權重為53.2%；

風(fēng)側損耗N-P：風(fēng)機效率造成的電能損耗，kw，在精密空調耗能中權重為41.4%；

水側QnHn：克服盤(pán)管水阻力，分擔冷凍水循環(huán)泵的耗用電能，kw，在精密空調耗能中權重為5.4%；

風(fēng)側Q增加5%，精密空調總耗能增加15.1%；

風(fēng)側Hn增加5%，精密空調總耗能增加4.5%；

風(fēng)側風(fēng)機效率增加5%，精密空調總耗能減少4.9%；

水側權重低，感興趣的朋友請自己計算其參數變化5%，帶來(lái)的總耗能變化。