Gemeinsame Kühllösungen in IDC: Kapitel 1. Luftgekühltes Direktverdunstungs-Klimaanlagensystem

Es handelt sich um eine Innenklimaanlage zur Steuerung der Temperatur und Luftfeuchtigkeit im IDC (Internet Data Center). Die Innenklimaanlage zeichnet sich durch hohe Effizienz, hohes Eigenwärmeverhältnis, hohe Zuverlässigkeit und Flexibilität aus und kann die Anforderungen einer zunehmenden Serverwärmeableitung erfüllen , ständige Kontrolle der Luftfeuchtigkeit, Luftfilterung und andere Aspekte in IDC.

Angesichts der strengen PUE-Anforderungen (Power Usage Effectiveness) in verschiedenen Regionen und der breiten Anwendung von High-Density-Servern gibt es immer mehr neue Kühllösungen, die zunehmend von IDC entwickelt und verwendet werden. Ich werde die traditionellen und neuen Kühllösungen vorstellen in IDC in den kommenden 7 Kapiteln. Beginnen wir mit Kapitel 1 – Luftgekühltes Direktverdunstungs-Klimaanlagensystem.

1.     Zusammensetzung des luftgekühlten Direktverdunstungs-Klimaanlagensystems

Das luftgekühlte Direktverdunstungsklimasystem besteht hauptsächlich aus Rahmen, Kompressor, Verdampfer, Kondensator, elektronischem Ventil, Innenventilator, Außenventilator, Gerätesteuerungssystem, Temperatur- und Feuchtigkeitssensor usw.

Der Kondensator ist ein Außenlamellenwärmetauscher und der Verdampfer ist ein Innenlamellenwärmetauscher. Nachdem das aus dem Kompressor abgegebene Kühlmittel mit hoher Temperatur im Kondensator zu Flüssigkeit kondensiert wurde, wird es durch das Expansionsventil gedrosselt und druckentlastet, um ein Gas-Flüssigkeits-Gemisch mit niedriger Temperatur zu werden, und strömt dann in den Verdampfer, absorbiert Wärme und verdampft und kehrt zum zurück Kompressor, um einen Kühlkreislauf zu vervollständigen. Gleichzeitig wird die Raumluft gekühlt, indem sie durch den Verdampfer strömt, und die kalte Luft wird durch einen Innenventilator in den Raum geleitet.

2.     Diagramm des Dampfkompressionskühlsystems

Der aus dem Verdampfer strömende Kältemitteldampf mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur wird durch den Kompressor angesaugt und zu Dampf mit hohem Druck und hoher Temperatur komprimiert und durch den Kompressor ausgestoßen. Somit wird der Kältemitteldampf in einen Hochdruckbereich und einen Niederdruckbereich unterteilt.

Der Hochdruckbereich erstreckt sich von der Auslassöffnung des Kompressors bis zum Einlass des Expansionsventils, in dem der Druck als Hochdruck oder Verflüssigungsdruck bekannt ist und die Temperatur als Verflüssigungstemperatur bekannt ist.

Der Niederdruckbereich erstreckt sich vom Auslass des Expansionsventils bis zum Ansauganschluss des Kompressors, in dem der Druck als Niederdruck oder Verdampfungsdruck bekannt ist und die Temperatur als Verdampfungstemperatur bekannt ist.

Es ist der durch den Kompressor verursachte Druckunterschied zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich, der dafür sorgt, dass das Kältemittel kontinuierlich im System fließt. Sobald die Druckdifferenz verschwindet, die einer der Hoch- und Niederdruckausgleiche ist, hört das Kältemittel auf zu fließen. Es ist vollständig auf den Kompressor zurückzuführen, der Dampf komprimiert, der die Erzeugung und den Wert von Hoch- und Niederdruckunterschieden ausmacht, und der kontinuierliche Betrieb des Kompressors wird durch den Verbrauch von elektrischer oder mechanischer Energie realisiert.

Es gibt 4 Prozesse für Dampfkompressionskühlsysteme, die im Bild unten dargestellt sind:

2.1 Verdampfungsprozess

Nachdem die Kältemittelflüssigkeit durch das Expansionsventil in den Verdampfer strömt, beginnt sie aufgrund des Druckabfalls zu sieden und zu verdampfen. Die Verdampfungs-/Verdampfungstemperatur hängt also mit dem Druck zusammen.

Beim Verdampfungsprozess absorbiert die Kühlflüssigkeit die Wärme des umgebenden Mediums, einschließlich Wasser, Luft oder Gegenstände, und die Temperatur dieser Medien sinkt und erreicht den Kühlzweck.

Die Verdampfung der Kältemittelflüssigkeit ist ein allmählicher Prozess, und schließlich wird die gesamte Kältemittelflüssigkeit zu trockenem, gesättigtem Dampf und strömt dann in die Ansaugöffnung des Kompressors.

2.2  Komprimierungsprozess

Um eine bestimmte Verdampfungstemperatur aufrechtzuerhalten, muss der Kältemitteldampf kontinuierlich aus dem Verdampfer strömen. Der Kältemitteldampf aus dem Verdampfer wird in den Kompressor gesaugt und zu Hochdruckgas komprimiert. Außerdem verbraucht der Kompressor während des Verdichtungsvorgangs eine gewisse Menge an mechanischer Energie, wobei die mechanische Energie bei diesem Vorgang in Wärmeenergie umgewandelt wird. Daher wird die Temperatur des Kältemitteldampfs erhöht und der Kältemitteldampf wird überhitzt.

2.3  Kondensationsprozess

Der vom Kompressor abgegebene Hochdruck-Kältemitteldampf gibt Wärme im Kondensator ab und überträgt die Wärme auf das umgebende Medium - Wasser oder Luft, so dass der Kältemitteldampf allmählich zu Flüssigkeit kondensiert.

Im Kondensator gibt es zwei grundlegende Bedingungen, damit der Kältemitteldampf Wärme an das Medium abgibt: Erstens muss die Kondensationstemperatur des Kältemitteldampfs höher sein als die Temperatur des umgebenden Mediums, und es muss eine angemessene Temperaturdifferenz bestehen bleiben; Zweitens sollte der Kondensator entsprechend der Menge an Kältemitteldampf, die vom Kompressor in den Kondensator geleitet wird, eine geeignete Rohrlänge und -fläche haben, um sicherzustellen, dass der Kältemitteldampf vollständig im Kondensator kondensiert werden kann.

2.4  Expansionsprozess

Die Kältemittelflüssigkeit aus dem Kondensator wird beispielsweise durch ein Expansionsventil auf den Verdampfungsdruck dekomprimiert. Die Kältemitteltemperatur sinkt nach dem Drosseln ebenfalls auf die Verdampfungstemperatur. Und das Gas-Flüssigkeits-Gemisch geht zum Verdampfungsprozess in den Verdampfer.

3.     Anwendungen

(1)   Verglichen mit dem zentralen Klimaanlagensystem mit gekühltem Wasser hat das luftgekühlte Direktverdunstungsklimaanlagensystem eine einfachere Struktur und eliminiert den Kühlturm, die Wasserpumpe, die Stützrohre usw.

(2)   Es ist auf die Bereiche anwendbar, in denen es knapp an Wasser und ohne Kühlwassersystem ist.

(3)   Für IDC mit ähnlichem Umfang sind die Betriebskosten des luftgekühlten Direktverdampfungs-Klimaanlagensystems hoch.

(4)   In China haben die meisten großen IDCs in den letzten Jahren die Kombination aus Kühlwassersystem, Kühler, Wärmetauscher, Kühlpumpe, Kühlpumpe, Kühlturm usw. übernommen.

(5)   In den USA verwenden immer mehr IDCs Trockenkühler und Immersionskühllösungen anstelle der traditionellen Kühlsysteme.