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天来节能蔡伟:相变(雾化)冷却技术在数据中心的应用和案例

花匠小妙招
2025-01-14 10:57

大家好，我是蔡伟，来自于天来节能科技上海公司的。上午的会议我们都能感受到大家积极参与机房节能事业的热情，因此，有领导关心，有在座朋友们的参与，我们的数据机房节能事业一定能做好。

刚刚清华的李教授，包括华为的、百度的，还有我们中国移动集团林总，都在介绍一些新的节能技术。我发现有一个新的节能技术是真的蛮好的，但是也真的是蛮难成熟应用的。我就在想，如果我们能把一些传统的节能技术应用好，或者优化，或者改进好，其实也是很有意思的。前面听林总讲数据中心去UPS，去空调，如果这样的话我们大家包括在座各位很多人就就没事干了(笑)。PUE1.0是最好的了。但是我们还是不能忽略，或者在传统上有很多的节能技术，还是很有用处的。今天我要给大家介绍的就是一个传统节能技术，传统的空调节能技术，我们是怎么样的进行优化和改良的。

上午也讲了数据中心有多少个，有40万个，用电多少，这个都不讲了，IDC市场发展的情况。这个数据大家都差不多，IT设备和空调的占比各有40%的，有46%的，都差不多。空调这边教授刚才讲了水冷和风冷，在我国风冷式空调是主要的。空调是我们数据机房主要的辅助设备，耗能能占到40%～46%。空调主要分风冷式空调和水冷式空调，我们讲的正好是风冷式空调。风冷式空调在整个空调的市场占比要达到60%以上，熟悉空调的都知道，这是空调的蒸发器、冷凝器、压缩机，这个图比较清楚地说明了空调的工作原理。

这就是我今天要给大家介绍的我们公司的相变(雾化)冷却节能系统。这是水的液态汽化的一个特征，这个技术也叫蒸发冷却。相变冷却，实际上就是把水雾化、冷却的一个技术。我们这个系统实际上是帮助冷凝器换热，或者提高冷凝器的换热效率。这个原理也比较简单，就是我们把水雾化成一滴水的1/500，变成很多很多的小水滴，它跟空气的接触面积会增加，汽化速度会加快，可以快速降低冷凝器的温度，这就是蒸发冷却的原理。使用相变冷却系统可以使环境温度是降低3-10度，一般4、5度都是可以的。

我们也做了很多的实验，蓝色的是室外的环境温度，这一段是雾化开启的，这一段是雾化关闭的，可以看到它的制冷量曲线的关系。雾化开启以后它的湿度肯定会增加的，它的降温能力在4—16度之间变化，这是2013年五六月份跟同济大学一起做的。昨天我参观北京制冷展，看到意大利做冷凝器的一家LU—VE，也有和我们类似的产品，他们在欧洲有销售，在中国没有。他直接把雾化的系统加到冷凝器上面，做的很精致，我们国内一般都舍不得这样做，很粗的铜管，LU—VE也是蛮有名的做换热器的，包括冷冻机。

数据机房的空调主要是风冷式空调。我们比较熟悉的是传统高压的雾化，刚刚百度讲到阳泉数据中心，上次我们也有一个交流，我知道你们也用了这个。我为什么要讲呢，这是一个传统的雾化降温的技术，实际上是帮助冷凝器提高效率的。你不管怎么用空调就要用冷凝器，冷凝器又要散热，没有其他办法。你可以通过雾化降温，换热提高冷凝器的效率，我们不讲PUE了，但是一定会提高空调的效率，能效比。我们看过高压雾化喷淋的话，都知道非常废水。而且这个不好在哪里呢?高压压力往前冲，它会形成水膜，当然有冷却的效果，但是它会影响通风，这种喷淋就变成水冷了，水的浪费很厉害，高压雾化、压力雾化都是这样的，昨天在制冷展会上也有看到90公斤以上的压力进行雾化的。

这是我们的一个产品，我们叫它雾化器，实际上这是一个电机，无刷直流电机，是双盘的，也是我设计的。通过高速的旋转离心的方式将水雾化。这是装好以后的，颜色有红的，黄的，蓝的，因为我自己感觉做节能事业还是蛮枯燥的，所以就把雾化盘做成了彩色的，看上去很好看，心情可以好一点。这个雾化器，它的雾化面积可以做到1.5米的直径，做到2米也可以，我们是通过调整雾化器的速度，可以控制它的直径。它工作的时候不是直接喷在这上面的，而是喷在进风口，跟空调室外机翅片进风面是平行的。这样它的好处是什么呢?它的水雾不会接触到这里，另外它比较均匀，有利于蒸发，有利于进行相变冷却。

我们雾化器的技术参数，它的转速可以在6000—15000rpm之间自动调整，因为冷凝器表面有不同规格的，可以通过调整转速来控制雾化的面积和直径。每个冷凝器，根据它的功率、风量来设计，大概是每个风机每小时使用10—20公斤的水，我们这个雾化器可以在每小时0—100公斤进行良好雾化，雾化直径直接不小于120厘米，功率是35瓦。这是直径、噪音等等的技术参数。在控制方面，我们收集空调的工作信息，包括空调的压力、温度、风机电流，然后我们给予合适的雾化水量以及雾化转速。其实我们工作的目的是什么呢?就是让空调工作在设定的高效区间，比如说压力是18公斤以上的，它能效比会下降。就通过我们的雾化系统，把它冷凝的压力不会超过18公斤。它14公斤以下太低了，14公斤以下我的相变冷却系统就不工作了，就是让空调的排气压力保持在15—18公斤之间。我们可以根据它的压力来判断，当然压力和温度是同比的。压力高我们提供的水量就会增加，压力低提供的水量就少，就相当于我们空调的变频器，让它稳定工作在设定的高效区。

这是我们安装的样子，比如说我们有测量它风机是不是工作，温度传感器能替换为压力传感器，这是两个风机，一个风机对一个。这是我们测试的一个报告，其实大家对空调有了解的话，对于雾化冷却、蒸发冷却的系统，在空调上的使用节能的效果是没有什么怀疑的。因为它能帮助冷凝器提高换热效率，让冷凝器的负载降下来，冷凝压力肯定就降下来了，你的制冷量也会提高。所以，使用了我们的相变冷却节能系统之后，空调的能效比从检测报告来说，提高了10%、20%、30%的都有，这是客户的实测数据。我们有几个报告，包括上海移动、江苏移动我们都做过，我们这个完全是自主知识产权，从设备到控制系统。

这就是我给大家介绍的，这是一个传统的空调节能技术，只是我们把它进行了改进，进行了优化，使它更适合空调节能的现状。前面几位大佬在介绍很多新技术的时候，给了我们很多对未来的美好想象，但是我们也不要忘了，其实很多传统的技术对我们类似数据中心的建设也是有很多帮助的，希望大家能记住天来节能，谢谢大家!

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