能效分析-------冷冻水型精密空调

1. 耗能模型

在前文《数据中心基础设施能效管理之核心设备V2016》中，我们可以看到冷冻水型机房精密空调满载运行1.49年的电费支出即已超出其初投资费用，属于数据中心的能效管理核心设备节点之一。

 图1：能效分析节点--冷冻水型精密空调

 该节点只消耗电能，由上图可以看出由三部分构成：

风侧QHn：克服机组内风侧阻力，分担风机的耗用电能；

风侧N-P：由于风机位于节点内，风机效率带来的那部分电能损失也滞留在节点内；

水侧QnHn：克服盘管水阻力，分担冷冻水循环泵的耗用电能，成为循环泵的上级需求。

风机消耗的电能还有一部分（QHw）用于满足上级需求，用来克服机外静压，这一部分耗用电能在场域模型中，不在该节点内属于上级气流组织设计的耗用范畴。

图1中P为满足需求所需要的理论有用功；

图1中P,N为单位时间耗能w，Q为流量m3/s，H为前后压差Pa，η为无量纲效率，全部采用国际标准单位；

图1中有用功计算公式P=QH，可以适用于数据中心所有冷却系统对流体做功的耗能元件：风机、泵、压缩机，管件，阀门等。

能效模型原则：

场域原则：

研究场内（指定空间、范畴、界限）消耗的能源；进入场的能源减去出场能源，当研究平均宏观耗能时，可以直接再减去周期性场储存和场释放的能源；分析场内元件、设备、系统的耗能特性；

对于需求侧，仅计算有用功；因为机械效率和电机效率而导致的实际耗功N与理论耗功P的差值，归属于耗功元件所在的节点。

时域原则：

由能源利用和转化的任一节点上下延伸，跨越所有研究对象，分析其能源的来源，去向。

原则选用：

一般的研究都处于有限场域下，当研究颗粒度较粗时，通过时域分析能够快速的得出软件定义/封装的黑盒界面。

2. 影响因子

根据耗能模型：

其风侧流量Q受设计水平影响（送回风温差、制冷量、洁净度，温湿度控制精度要求的换气次数、末端气流组织有效送风率）；

其风侧内阻力Hn受厂家机组设计、生产和安装水平影响；

其风侧电能损失N-P,受厂家风机选型和安装水平、设计机外静压以及上述Q，Hn影响因子影响。

其水侧Q受设计水平（显冷量、供回水温差）、厂家风机选型、散热设计影响；

其水侧Hn受厂家机组设计、生产和安装水平影响。

当然以上所有参数还同时受负载和自控及运维水平影响。

3. 权重分析

冷冻水型精密恒温恒湿空调能耗影响因子各权重可能会随着负载率和应用场景发生较大的变化。我们仅以一个满载权重分析示例，提供分析的方法，结果仅供参考。

计算示例介绍-精密空调

说明：

风侧内耗QHn：风侧内阻消耗的风机有用功，kw，在精密空调耗能中权重为53.2%；

风侧损耗N-P：风机效率造成的电能损耗，kw，在精密空调耗能中权重为41.4%；

水侧QnHn：克服盘管水阻力，分担冷冻水循环泵的耗用电能，kw，在精密空调耗能中权重为5.4%；

风侧Q增加5%，精密空调总耗能增加15.1%；

风侧Hn增加5%，精密空调总耗能增加4.5%；

风侧风机效率增加5%，精密空调总耗能减少4.9%；

水侧权重低，感兴趣的朋友请自己计算其参数变化5%，带来的总耗能变化。