能效分析-------冷凍水型精密空調(diào)

1. 耗能模型

在前文《數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施能效管理之核心設(shè)備V2016》中，我們可以看到冷凍水型機(jī)房精密空調(diào)滿載運(yùn)行1.49年的電費(fèi)支出即已超出其初投資費(fèi)用，屬于數(shù)據(jù)中心的能效管理核心設(shè)備節(jié)點(diǎn)之一。

 圖1：能效分析節(jié)點(diǎn)--冷凍水型精密空調(diào)

 該節(jié)點(diǎn)只消耗電能，由上圖可以看出由三部分構(gòu)成：

風(fēng)側(cè)QHn：克服機(jī)組內(nèi)風(fēng)側(cè)阻力，分擔(dān)風(fēng)機(jī)的耗用電能；

風(fēng)側(cè)N-P：由于風(fēng)機(jī)位于節(jié)點(diǎn)內(nèi)，風(fēng)機(jī)效率帶來的那部分電能損失也滯留在節(jié)點(diǎn)內(nèi)；

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

風(fēng)機(jī)消耗的電能還有一部分（QHw）用于滿足上級(jí)需求，用來克服機(jī)外靜壓，這一部分耗用電能在場域模型中，不在該節(jié)點(diǎn)內(nèi)屬于上級(jí)氣流組織設(shè)計(jì)的耗用范疇。

圖1中P為滿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為無量綱效率，全部采用國際標(biāo)準(zhǔn)單位；

圖1中有用功計(jì)算公式P=QH，可以適用于數(shù)據(jù)中心所有冷卻系統(tǒng)對(duì)流體做功的耗能元件：風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)，管件，閥門等。

能效模型原則：

場域原則：

研究場內(nèi)（指定空間、范疇、界限）消耗的能源；進(jìn)入場的能源減去出場能源，當(dāng)研究平均宏觀耗能時(shí)，可以直接再減去周期性場儲(chǔ)存和場釋放的能源；分析場內(nèi)元件、設(shè)備、系統(tǒng)的耗能特性；

對(duì)于需求側(cè)，僅計(jì)算有用功；因?yàn)闄C(jī)械效率和電機(jī)效率而導(dǎo)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(jié)點(diǎn)。

時(shí)域原則：

由能源利用和轉(zhuǎn)化的任一節(jié)點(diǎn)上下延伸，跨越所有研究對(duì)象，分析其能源的來源，去向。

原則選用：

一般的研究都處于有限場域下，當(dāng)研究顆粒度較粗時(shí)，通過時(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(jù)耗能模型：

其風(fēng)側(cè)流量Q受設(shè)計(jì)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(shù)、末端氣流組織有效送風(fēng)率）；

其風(fēng)側(cè)內(nèi)阻力Hn受廠家機(jī)組設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和安裝水平影響；

其風(fēng)側(cè)電能損失N-P,受廠家風(fēng)機(jī)選型和安裝水平、設(shè)計(jì)機(jī)外靜壓以及上述Q，Hn影響因子影響。

其水側(cè)Q受設(shè)計(jì)水平（顯冷量、供回水溫差）、廠家風(fēng)機(jī)選型、散熱設(shè)計(jì)影響；

其水側(cè)Hn受廠家機(jī)組設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和安裝水平影響。

當(dāng)然以上所有參數(shù)還同時(shí)受負(fù)載和自控及運(yùn)維水平影響。

3. 權(quán)重分析

冷凍水型精密恒溫恒濕空調(diào)能耗影響因子各權(quán)重可能會(huì)隨著負(fù)載率和應(yīng)用場景發(fā)生較大的變化。我們僅以一個(gè)滿載權(quán)重分析示例，提供分析的方法，結(jié)果僅供參考。

計(jì)算示例介紹-精密空調(diào)

說明：

風(fēng)側(cè)內(nèi)耗QHn：風(fēng)側(cè)內(nèi)阻消耗的風(fēng)機(jī)有用功，kw，在精密空調(diào)耗能中權(quán)重為53.2%；

風(fēng)側(cè)損耗N-P：風(fēng)機(jī)效率造成的電能損耗，kw，在精密空調(diào)耗能中權(quán)重為41.4%；

水側(cè)QnHn：克服盤管水阻力，分擔(dān)冷凍水循環(huán)泵的耗用電能，kw，在精密空調(diào)耗能中權(quán)重為5.4%；

風(fēng)側(cè)Q增加5%，精密空調(diào)總耗能增加15.1%；

風(fēng)側(cè)Hn增加5%，精密空調(diào)總耗能增加4.5%；

風(fēng)側(cè)風(fēng)機(jī)效率增加5%，精密空調(diào)總耗能減少4.9%；

水側(cè)權(quán)重低，感興趣的朋友請(qǐng)自己計(jì)算其參數(shù)變化5%，帶來的總耗能變化。