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(jié)點之一。

 圖1：能效分析節(jié)點--冷凍水型精密空調

 該節(jié)點只消耗電能，由上圖可以看出由三部分構成：

風側QHn：克服機組內風側阻力，分擔風機的耗用電能；

風側N-P：由于風機位于節(jié)點內，風機效率帶來的那部分電能損失也滯留在節(jié)點內；

水側QnHn：克服盤管水阻力，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。

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

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：風機、泵、壓縮機，管件，閥門等。

能效模型原則：

場域原則：

研究場內（指定空間、范疇、界限）消耗的能源；進入場的能源減去出場能源，當研究平均宏觀耗能時，可以直接再減去周期性場儲存和場釋放的能源；分析場內元件、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。

時域原則：

由能源利用和轉化的任一節(jié)點上下延伸，跨越所有研究對象，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，當研究顆粒度較粗時，通過時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：

其風側流量Q受設計水平影響（送回風溫差、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率）；

其風側內阻力Hn受廠家機組設計、生產和安裝水平影響；

其風側電能損失N-P,受廠家風機選型和安裝水平、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）、廠家風機選型、散熱設計影響；

其水側Hn受廠家機組設計、生產和安裝水平影響。

當然以上所有參數還同時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隨著負載率和應用場景發(fā)生較大的變化。我們僅以一個滿載權重分析示例，提供分析的方法，結果僅供參考。

計算示例介紹-精密空調

說明：

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

風側損耗N-P：風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%；

風側Q增加5%，精密空調總耗能增加15.1%；

風側Hn增加5%，精密空調總耗能增加4.5%；

風側風機效率增加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%，帶來的總耗能變化。