防冻技术

针对数据中心在寒冷地区区域化建设的趋势，为确保数据中心运行安全，麦克维尔为自然冷却风冷螺杆冷水机组搭载了特有的四重防冻技术，确保机组生命周期内高效可靠、安全运行。

快速启动

       为最大限度地满足客户负荷需求，保持工艺设备的冷却，维持客户空调工况的稳定，减少昂贵的停机风险，麦克维尔为自然冷却风冷螺杆冷水机组搭载了领先的掉电快速启动功能，此功能可保护对温度敏感的设备和工艺，避免数据丢失、过热导致的设备损坏及运营中断所带来的经济灾难性后果。

       启用快速启动功能后，在不影响系统安全、稳定的情况下，机组控制程序根据设定自动简化部分系统启动过程，清零系统重启剩余时间，调整部分系统部件状态，在机组掉电停机，再次上电之后在30s内尽快启动，更好地适应数据中心制冷系统需求。

自然冷却，天然冷源，节能首选

       数据中心（DC）和电子、化工、冶金、制药等场所的空调需要对机房进行全年制冷，如采用常规空调，需要靠压缩机做功耗电进行制冷，则全年的空调能耗非常大。如何利用新技术，降低机房制冷系统能耗，降低
运营成本，成为人们日益关注的焦点。  

   对于空调业界，相信已经有越来越多的设计院、经销商及客户关注于“自然冷却技术”，尤其是在数据中心（DC）和电子、化工、冶金、制药等场所的空调应用需求中呐喊声尤为明显。以数据中心为例，机房需全年进行制冷才可满足数据中心运营需求，如采用传统的制冷系统形式，需全年不间断制冷，空调能耗巨大，导致制冷系统能耗值占数据中心整体电能耗值的35%左右，挥之不去的制冷系统能耗，加大了数据中心的运营成本。如何利用新技术，降低机房制冷系统能耗，降低运营成本，日益成为人们关注的焦点。以数据中心为例：迈入21世纪，中国经济快速发展的同时，国内各行各业业务处理对信息技术的依赖也在迅速增加，在数据处理业务和IT技术的共同推动下，数据中心DC建设进入了高速发展时期。

数据中心空调应用的关键特点

 ■ 能耗大，25%的总电量用于机房制冷
 ■ 一年四季长时间运行
 ■ 对温度变化非常敏感，要求不间断供冷
 ■ 充足的备用供电设备
 ■ 非正常断电后，要很快的恢复正常制冷，保证设定温度

自然冷却技术包括两种不同的应用形式：
■ 直接应用：通过风机直接将室外的冷风引入，此应用方式初投
资降低，因直接引入冷风，需进行温度控制及除尘过滤，维护
较为频繁，后期成本高。
■ 间接利用：通过水与室外冷风进行换热降温，初投资较高，因
室内与室外是空气间接换热，此方式可保证室内空气温湿度和
洁净度，维护成本较低。

冷水机组Free Cooling空调系统

水冷冷水机组Free cooling 应用:
■ 直接自然冷却（应用较少）
■ 间接自然冷却（应用普遍）
■ 制冷剂循环（应用较少）

水冷冷水机组Free Cooling空调系统
水冷冷水机组Free cooling 应用: 间接自然冷却
■ 特点：通过增加中间换热器，在室外低环温进行自然冷却时，使室内冷冻水和冷却塔进行间接换热
■ 优点：室内水系统为闭式系统，可避免室内冷冻水与室外冷却水交叉
■ 不足：中间换热器使系统效率有所下降，系统造价增加

风冷冷水机组Free cooling 应用:
■ 制冷剂循环
■ 外置干冷器
■ 内置空气—水盘管（一体化设计）

风冷冷水Free cooling解决方案

风冷冷水Free Cooling应用: 内置Free Cooling空气—水换热盘管

自然冷却技术应用优势分析

全年在不同季节环温下运行对比：

结论：越靠北方地区，节能性越突出。其它同纬度地区，节能性相近。
备注：以上对比基于MQ产品制冷量1250kW,全年运行工况：制冷进/出水：18/12℃，30%乙二醇

针对不同地区，全年运行在不同模式下运行时间分布：

IBM节能示范展示中心

概况：
此项目是IBM的节能示范展示中心，对机组的节能性要求非常高，主要目的是用自然冷却风冷螺杆的节能性应用于数据中心。

项目应用：
设计方案为常规风冷螺杆机组与带自然冷却功能机型MCS210FC3-GF（1台），自然冷却风冷螺杆机组内置板换与室外自然冷却盘管里乙二醇溶液间接换热，机房里纯水循环（室内无乙二醇）。在过渡季节压缩机部分负荷运行，冬季不开压缩机，只有少量风机功耗。

应用优点：
■ 比常规风冷冷水机型年节能率达38%左右；
■ 室内机房系统无乙二醇溶液；
■ 无冷却水损耗。

太原市政务服务中心

概况：
太原市政务服务中心是为公民、法人或其他社会组织集中办理行政许可、非行政许可审批，提供公共服务
的场所。该项目运用信息技术，打造电子化流程，建立绩效管理电子监察体系，实现了审批服务全流程网上办理、全过程实时监督。数据机房巨大的信息处理量对机组的节能性要求非常高。

系统应用：
该项目采用3台麦克维尔自然冷却风冷螺杆MCS。

应用特点：
■ 数据机房的大量信息处理使得能耗非常大，对制冷机组的节能性要求非常高，为保证太原市政务服务中心信息中心的安全稳定性和节能运行，制冷采用无水损耗的自然冷却风冷螺杆机组，充分利用自然冷源，机组在过渡季节压缩机部分负荷运行，冬季不开压缩机，只有少量风机功耗；
■ 由于数据机房安全设计，水系统采用纯水循环GF系列，自然冷却功能机组内置板换与室外自然冷却盘管里乙二醇溶液间接换热，机房里纯水循环（室内无防冻液）；
■ 机组安装于楼顶，不需要单独设机房，节省更多室内空间；机组采用自然冷却功能一体化设计，可节省一半的占地面积；
■ 机组机载智能化控制器可根据气候的变化自动调节至最节能的运行模式，无需人工干预。

　　单纯使用风冷自然冷却机组的系统中，其三个制冷工况的转换条件判断及控制已由厂商集成与冷原自控系统中。该冷源系统相当于将冷却塔、冷却水泵、板式换热器、水冷冷水机组等主要冷源系统部件进行了集成。显然，基于第三方对制冷系统的理解开发的自然冷却水冷冷水机组多设备控制系统架构完实现设计意图的难度将大于由自然冷却风冷冷水机组供应商提供的单一设备控制系统。但在数据中心风冷自然冷却系统设计仍需要注意以下几个问题：

　　第一，合理选择冷源系统架构。N+X或是2N架构是数据中心供冷系统的基本结构。从冷源角度出发，N+X架构较2N架构造价高，但2N系统若采用适宜的管道布置可大大减少N+X架构系统中为避免单点故障每个节点间隔断阀的数量。在一些特定的项目中，这些阀门有一部分甚至会采用电动方式。大口径阀门造价的降低，将可抵消一部分冷源初投资成本，另一个附带的好处是由于阀门和冷源系统组成设备的减少（如冷却塔、冷却水泵等）降低了运维难度。

　　第二，是否需要让防冻液遍布整个系统？北方地区天然冷源的优势也带来了冬季防冻的问题。考虑到防冻液的腐蚀性、排污、运动粘度增加使得输送能耗增加问题和防冻液价格（数千元每立方米的防冻液与几元每立方米的水价之比）问题，应尽量减少和限制防冻液的使用范围。　

　　第三，多台冷水机组矩阵式布置的散热问题。由于单机容量较小，在大型数据中心中布置屋面设备时，应充分重视散热问题（受场地限制，常常出现矩阵式布局方式）。此时CFD模拟分析可为屋面设备布置和消除局部热点提供技术支持，但CFD仅仅是工具，重要的是通过模拟、提出优化措施，达到改善屋面局部微环境散热条件的目的。
第四，冷水机组安装问题。风冷冷水机组通常安装在屋面，由于数据中心分期建设的需求，后期使用吊车进行屋面二次安装的作业空间是否充足将为实施带来挑战。很多项目中不得不考虑初期一次安装到位的实施方案。以上几个问题在风冷自然冷却冷水机组应用于数据中心中经常遇到的，因此设计初期应当更好地预见这些问题，有针对性地加以解决或规避。