数据中心用风冷冷水机组技术研究及应用进展

肖新文，曾春利，邝旻



数据中心用风冷冷水机组技术研究及应用进展

肖新文*，曾春利，邝旻

（世图兹空调技术服务（上海）有限公司，上海 201108）

风冷冷水机组在数据中心有广泛应用，作为数据中心的冷源应确保全年可靠节能运行。本文阐述了风冷冷水机组在低温启动及全年制冷技术上的研究进展；分析了不同自然冷却方式的性能差异，提供了自然冷却盘管串联的风冷冷水机组增大混合模式下自然冷却能力的解决方案；介绍了直接喷雾、蒸发冷凝器及淋水填料预冷器等蒸发冷却技术在风冷冷水机组的研究及应用情况。结果发现，填料蒸发式自然冷却风冷冷水机组不仅可提高季节能效比，而且依据典型城市的不同气象参数可提高3.6%至31.2%的混合模式运行时间年占比率，将是绿色数据中心冷源选择的重要方向。

数据中心；风冷冷水机组；全年制冷；自然冷却；蒸发冷却

0 引言

随着网络安全、金融监管、大数据、光通信技术、云服务和物联网的蓬勃发展，需要大量的数据中心作为业务支撑。为确保数据中心服务器的正常运行，服务器工作过程中产生的热量需通过空调制冷系统进行冷却，由于风冷冷水机组结构紧凑，不需要专门机房，在数据中心空调制冷系统冷源的选择上有着广泛的应用[1]。一些数据中心为了保证机房空调系统运行绝对可靠、达到T4标准，需要设置两套独立的供冷系统同时供冷，为了避免水冷却型供冷系统因市政断水故障而停止供冷，通常需要采用风冷冷水机组作为第二套供冷系统[2-4]。集成水力模块的风冷冷冻水机组具有安装快捷、节省空间及高效节能等特点，适合运用于模块化数据中心[5]。在水资源缺乏地区，风冷冷水机组也是中大型冷水空调系统的冷源首选[6]。作为数据中心的冷源，如何保证风冷冷水机组全年可靠运行是业界关心的重点。同时随着数据中心对于运行能耗的日益关注，降低数据中心风冷冷水机组系统的运行能耗引起了业界关注：YANG等[7]分析了济南地区数据中心采用风冷冷水机组搭配自然冷却方式的节能效果。吴晓晖[8]通过对比发现：带自然冷却风冷机组对于严寒地区和寒冷地区节能效率可达30% 以上，对于夏热冬冷地区和温和地区节能率可以达到20%左右。名气通数据中心[9]、太原某数据机房[10]及合肥某高校超级运算中心[11]采用带自然冷却的风冷冷水机组都取得了良好的节能效果。

本文将对运用于数据中心的风冷冷水机组的技术研究及应用进展做个梳理。

1 低温启动及全年制冷技术

室外环境温度对风冷冷水机组的影响较大，通常认为，室外环境温度越低即冷凝温度越低，机组的效率越高[12]，部分学者还研究不同的控制方式来适应较低的环境温度以提高机组的运行性能系数（Coefficient of Performance，）值[13-14]。但是并不是环境温度越低越好，通常对于常规商用风冷冷水机组环境温度低于10 ℃就需要应对低温启动、冷凝压力过低、系统压差保护、压缩机回油困难等问题[15-16]。作为数据中心的冷源来源，风冷冷水机组必须保证全年可靠稳定地制冷运行。针对低温环境下冷凝压力过低的情况，可以通过减少传热温差、有效冷凝面积、冷凝风量以及热气旁通的方法进行改善和解决[17]。丁国良等[18]提出了膨胀阀并联毛细管和变冷凝器风机的新方式，根据冷媒水的进水温度来确定毛细管通路的开关，根据环境温度来控制风机的开机数，实现了全年-5 ℃~35 ℃正常供冷。除了考虑上述系统上的变化外，还应通过安置在冷凝器集液管上的温度传感器作为发信设备，且充分考虑该点温度变化率在实际控制中的作用，应用模糊控制方法实现冬季对机组运行工况的实时控制，以确保较好的运行效果[19]。曾伟城等[20]对不同组的风扇进行自动分组运行控制，确保冬季运行性能稳定高效节能，同时可实现对水温的精准控制，将水温波动控制在±1 ℃以内。程琦等[21]采用变频风机和定频风机混合控制策略，基于不同环境温度下的变频风机初始步数控制，在全年不同环境温度下，冷凝温度控制稳定，系统波动小，能够实现风冷螺杆机组全年（环境温度大于-25 ℃）的可靠运行供冷。针对风冷冷水机组在低温环境下运行的解决方式，吴瑾[22]汇总了单独运行方式和组合运行方式，并对其中几种进行详细阐述，同时建议设计合适的控制系统匹配机组的运行工况。

目前风冷冷水机组全年制冷的技术运用相对较为成熟，不仅在-25 ℃以内有较多运用案例，而且依据相关资料披露了国内已有的在-30.9 ℃下机组正常启动机械压缩制冷并稳定运行的案例[23]。但我国幅员辽阔，全国各地最低气温差异非常大，依据《中国建筑热环境分析专用气象数据集》中提供的数据显示：内蒙古的图里河及黑龙江的漠河极端最低温度达-49.6 ℃[24]。目前尚无关于风冷冷水机组低于-40 ℃启动机械压缩制冷运转并稳定运行的报道。考虑到数据中心对可靠性的严苛要求，极低温下机组的启动及运行也应给予足够重视，王银艳[25]提出的将风冷冷凝器及冷凝风机设计在一个封闭的保温良好的箱体中并安装进风及出风阀进行控制、并联风冷冷凝器的思路值得进一步深入研究及实践。而风冷冷水机组带自然冷却也是解决低温启动困难、低压保护的一项技术[1]。

2 自然冷却及混合模式自然冷却能力增强技术

我国幅员辽阔，有2/3以上的区域适合采用自然冷却风冷冷水机组作为冷源[26]。对于风冷冷水机组的自然冷却，部分学者称之为干冷器集成水侧自然冷却[27]。自然冷却风冷冷水机组可提供相对于现场组装的其他水侧自然冷却更可预期的节能运行，采取合理的系统设计通过运行备用机组可提高自然冷却能力[28]。机组的自然冷却来源于冷冻水与室外环境温度的温差，且自然冷却效率主要取决于冷冻水与室外环境温度的温差及自然冷却盘管的换热面积。风冷冷水机组自然冷却可分成乙二醇冷冻水自然冷却盘管串联系统、无乙二醇冷冻水自然冷却盘管串联系统、自然冷却盘管并联系统及虹吸自然冷却切换系统4种类型。4种自然冷却系统简图如图1所示。

4种自然冷却系统的具体性能情况如表1所示。自然冷却盘管并联系统与目前工程设计上风冷机组串接冷却塔的方案差异不大，无法完全体现冷水机组的集成优势，占地面积也比较大，实际运用不多。由于虹吸自然冷却切换系统的自然冷却制冷量与额定制冷量的差距比较大，而数据中心常年负荷并不会因为室外环境温度降低而减少，该系统对数据中心适用性较差。目前业界主要采用串联方式的自然冷却冷水机组，如郎铁军等[29]研制的一种可全年供冷的节能型风冷冷水机组，机组由蒸气压缩制冷系统和自然冷却制冷系统组成，这2个系统根据环境温度进行切换，机组在−15 ℃~43 ℃环境温度范围内能够安全稳定连续地运行，且机组的节能效果明显；而邱育群等[30]设计以进水温度与环境温度的差值作为判断条件的自然冷却风冷冷水机组的控制方法，通过理论分析和实验验证，指出该方法可实现压缩式制冷、自然冷却与压缩式制冷混合制冷、纯自然冷却制冷3种冷源模式的自动切换和最大化利用自然冷源的目标。

图1 风冷冷水机组4种自然冷却系统简图

表1 风冷冷水机组4种自然冷却系统性能表

送回水温为12 ℃/18 ℃的带自然冷却盘管的机组通常混合模式温度区间是4 ℃~16 ℃，依据DeST气象参数汇总部分典型城市这一温度区间年时间占比如图2所示，可以看出所列城市这个温度区间年时间占比均在25%以上，部分城市高达45%以上，所以实现这个温度区间最大程度利用自然冷却对于机组全年节能运转意义重大。

图2 典型城市混合模式运行时间年占比图

增大机组自然冷却能力需要尽量加大自然冷却风机转速增强换热效率，自然冷却盘管并联系统中，自然冷却风机与冷凝风机相互独立，易于实现。而对于冷凝器与自然冷却盘管共用风机的串联系统而言，风量加大容易造成冷凝压力过低从而影响压缩机的正常运转，极端情况会造成压缩机停机；针对该问题，通常有如下3种解决方式。

1）通过电磁阀关闭部分冷凝盘管，变频风机保持全速运转，由于机组都是按照全部冷凝盘管开启设计的，关闭部分冷凝盘管势必会引起冷凝压力过高，压缩机运转工况恶化，机械制冷效率降低，无法体现整机的节能优势，而且压缩机长期在高冷凝压力的工况下运转，机组可靠性也降低。

2）保持冷凝压力维持在最低允许值，降低变频风机转速，机组可稳定运行，但是自然冷却能力大打折扣。

3）冷凝压力调节阀、储液器及压差调节阀的综合技术运用，可增强自然冷却能力，风冷冷水机组混合模式自然冷却增强系统示意图如图3所示。混合模式时保持变频风机全速运转，若冷凝压力低于设定值，则冷凝压力调节阀关闭，确保冷凝压力维持在最低允许值，但冷凝压力调节阀关闭势必影响膨胀阀的流量，此时靠储液器中储存的冷媒维持膨胀阀需求的质量流量；由于冷凝压力调节阀的动作也会造成冷凝压力调节阀与膨胀阀之间的压力下降，为确保系统正常运行，膨胀阀阀前压力必须稳定在最小值之上，此时压差调节阀动作旁通高压蒸汽（从压缩机与冷凝盘管之间引出），至冷凝压力调节阀与储液器一侧确保足够的膨胀阀阀前压力。该方式既可确保在混合模式运行工况下，最大程度地利用自然冷却又可防止风机全速运转下冷凝压力过低引起机械制冷系统无法正常运行的风险，是自然冷却盘管串联风冷冷水机组增强自然冷却的理想选择。

图3 风冷冷水机组混合模式自然冷却增强系统示意图

采用自然冷却后，不仅使风冷冷水机组的制冷系统和结构更加复杂，而且为了优化机组全年能源使用，必须配置智能化控制功能动态评估外部环境，这样控制程序也相对复杂，既提高了造价成本又增加了控制程序风险，所以机组必须具备手动置换功能确保系统可靠性。带自然冷却风冷冷水机组在夏季等高温季节能效比较低，在南方地区数据中心节能量比较小，使用受到限制[35]，自然冷却盘管串联风冷冷水机组由于自然冷却盘管的压降会造成风机功耗加大，进一步缩小南方地区的节能量。而蒸发冷却预冷或者蒸发冷却冷凝可提高机械压缩机制冷效率，扩大风冷冷水机组的适用范围。

3 蒸发冷却预冷及冷凝技术

蒸发冷却有直接蒸发冷却和间接蒸发冷却之分。利用循环水直接喷淋未饱和湿空气形成的增湿、降温、等焓过程称为直接蒸发冷却[36]，被冷却的空气在整个过程的焓湿变化如图4所示[37]。蒸发冷却机组有多种类型，按照黄翔等[38]推荐的蒸发冷却空调技术分类框架，蒸发冷却风冷冷水机组就是产出介质为冷水的蒸发冷却-机械制冷联合冷水机组。蒸发冷却冷凝对于提高机械压缩机制冷系统的效率具有显著效果。HARBY等[39]汇总和分析之前的实验研究进展发现：采用不同的蒸发冷却替代常规风冷冷凝型式，在0.7 kW至3,000 kW的机组冷量跨度中，机组的值提高范围分布在14.3%~ 113.4%，功耗降低范围分布15%~58%。在风冷冷水机组中实现直接蒸发冷却目前有3种方式：直接喷雾、蒸发冷凝器及淋水填料预冷器。

图4 直接蒸发冷却空气处理过程图[37]

3.1 直接喷雾

直接喷雾是如图5所示在风冷冷水机组冷凝器进风侧布置喷嘴，通过喷雾冷却进入冷凝器的室外空气来降低机组运行功耗的一种方法[40]。YU等[41]利用优化的DOE-2机组模型分析了如何运用喷雾预冷搭配冷凝温度控制来提高风冷冷水机组运行效率实现节能，且估算出利用经过优化水喷雾速率搭配变冷凝温度控制方式可降低19.84%的年能耗。YANG等[42-43]对喷雾蒸发预冷技术进行了实验研究，结果表明，通过喷雾预冷后进入冷凝器的空气干球温度可以降低9.4 K，喷雾系统的热效率可高达0.91，预冷空气可使机组冷凝温度下降了7.2 K；同时测定不同工况下运行水雾系统对风冷冷水机组节能效果的影响，发现：在定冷凝压力控制模式标准喷雾速率下机组的提高了21.3%，而在变冷凝温度控制且优化喷雾速率下，冷水机组可提高到51.5%。YU等[44]建立了风冷冷水机组在压力控制和冷凝风扇变速控制两种运行模式的喷雾预冷回归模型并进行了验证，发现冷却效果更多地取决于天气变量。KABEEL等[45]则利用冷水机组产生的冷冻水冷却喷雾水，用冷却后的水进行喷雾冷却。实验结果表明，该方案可将环境温度降至低于其入口湿球温度。通过这种冷水喷雾方式比常规喷雾方式具有更好的节能率。

图5 风冷冷水机组蒸发冷却喷雾管路及喷嘴布置图

由于喷雾中的钙、镁离子生成的水垢会敷在冷凝器的翅片上，影响换热效率。这种结垢不易清除，长期积淀腐蚀甚至影响冷凝器的正常使用，此问题在北方表现尤为突出[46]。需要通过去离子软化等技术手段使得水垢缓释和改性。喷嘴喷雾受室外风向气流影响较大，喷雾的实际有效利用可控性差，由于喷雾扩散效应使得冷凝器的不同区域散热程度存在明显差异，容易引起过大热应力，降低冷凝器的使用寿命。虽然研究表明：在相同喷雾量情况下，雾化角越大，雾滴在区域内喷洒得越均匀，降温区域越大，区域内截面温度分布越均匀，有效降温的范围越大，进入冷凝器的空气温度分布均匀，可充分利用冷凝器散热面进行散热，且避免了由于散热部件热应过大而导致的散热器寿命降低[47]。但究竟如何合理布置喷嘴数量、准确定位喷嘴位置及精确控制喷雾量，都需要进一步深入研究。故除了工程现场为缓解排热困难配置喷雾降温，防止高压报警外，目前尚无纯喷雾风冷冷水机组标准产品的应用案例介绍。

3.2 蒸发冷凝器

蒸发式冷凝器的一般设计是将水喷淋到换热盘管表面，同时空气在其中强制逆向流动。热量通过管壁的导热从管道的内表面传到外表面，然后被管壁上的水膜吸收，水膜蒸发进入空气流中并随之排向大气，完成冷却过程。未蒸发的水流到底部的水盘中，由水泵将其循环送至喷淋装置中。蒸发式冷凝器简化了水冷式冷凝器的冷却水循环系统。同时，空冷式冷凝器要求的高气流速度在此也可以得到明显的降低[48]。蒸发式冷凝器应用在蒸气压缩制冷循环中，冷凝温度降低，冷凝散热系统能量损耗减少，提高了系统制冷量、减少了压缩机输入功率，从而提高了制冷能效比[49]。蒸发冷凝风冷冷水机组即整体式蒸发式冷凝机组，它将冷却水泵、冷却塔和冷水机组集成为一体，系统无需再另外设置冷却水泵和冷却塔，其原理及外型图如图6所示[50]。由于整体式蒸发式冷凝机组可实现节能运行，机组布置灵活，在某些工程场景有了实际运用[51-52]。苏晓青等[53]对蒸发式冷凝冷水机组在数据中心空调系统应用的适用性进行探讨，得出其在数据中心的应用具有良好的节能效果。谢鸿玺等[50]采用理论分析和计算相结合的方法，发现无论是在常规制冷工况下还是自然冷却工况下，蒸发式冷凝冷水机组的值均优于自然冷却风冷式冷水机组。

蒸发式冷凝器在运行过程中，不可避免面临结垢和腐蚀两大问题[54]，可以采取相应措施阻垢，具体措施有：加强冷却水管理，除去冷却水、补充水中的钙、镁离子可减少结垢；采用去除了钙、镁离子的软化水作为冷却水和补充水，确保冷却水在超高浓缩倍数（20~600倍）下循环，基本不会结垢[55]；而结垢形成后，应依据蒸发式冷凝器的具体结构差异采取机械或者酸洗等方法进行除垢。另外换热管接触水的表面采用热浸锌处理，同时搭配软化水处理，也是缓蚀的重要举措。作为机组部件蒸发式冷凝器本身仅占两器市场的4%[56]，虽然冷负荷在700 kW~1,500 kW的中大型冷水系统中，同风冷及水冷冷凝型式相比，采用蒸发式冷凝器的冷水机组综合性价比更高[57]，但目前蒸发式冷凝设备运用并不普遍，实际运行中的能耗损失、运行稳定程度、维保成本以及使用寿命均有待进一步的验证[58]。目前鲜见蒸发式冷凝冷水机组在数据中心的实际应用案例。

图6 整体式蒸发式冷凝冷水机组原理图

3.3 淋水填料预冷器

淋水填料预冷器是通过空气与淋水填料层直接接触，把自身的显热传递给水而实现冷却，同时淋水因吸收空气中的热量而不断蒸发，蒸发后的水蒸气又被气流带走，因此空气温度降低、湿度增加，在这过程中空气绝热降温加湿[59]。填料蒸发式风冷冷水机组是将风冷冷水机组的冷凝器进风通过直接蒸发冷却器进行预处理之后，再流经风冷冷水机组的冷凝器，带走机组的冷凝热后，排入周围环境。该装置的工作原理如图7所示。空气与水在填料内呈交叉流动，循环水通过布水器均匀地喷淋到填料上，与填料周围的空气进行热湿交换后流入填料下方的水槽中，再通过循环水泵送到布水器循环使用；而空气在冷凝风机的抽引下，流过填料，与水发生热湿交换后，温度降低，再经挡水板后，流过冷凝器，对其进行降温[60]。

图7 填料式蒸发式风冷冷水机组原理图

由世俊等[61]通过对采用铝质孔板波纹填料的直接蒸发式空气加湿冷却器的测试，给出了蒸发冷却效率、空气阻力与迎面风速、淋水密度之间的关系式和曲线，并分析了该设备用于风冷冷水机组的效果和经济性。蒋毅等[62]建立了基于纸质填料的直接蒸发冷却的数学模型，分析了直接蒸发冷却效率的主要影响因素。通过对全国15个典型城市的计算分析得出，将直接蒸发冷却与风冷冷水机组联用，对进入风冷冷凝器的空气进行预冷却，可以有效地增加系统的制冷量和减小输入功率，从而提高系统的。文献[63]建立了风冷冷水机组的能耗模型：

式中：

——机组制冷量，kW；

——机组输入功率，kW；

0、a、0、b——多项系数；

——机组冷凝器的进风干球温度，℃。

对于传统风冷冷水机组，冷凝的进风干球温度为环境干球温度，对于填料蒸发式风冷冷水机组，冷凝器进风温度为直接蒸发冷却器的出风温度，即：

式中：

1——直接蒸发冷却器前即环境干球温度，℃；

t——直接蒸发冷却器前即环境湿球温度，℃；

——直接蒸发冷却器填料厚度，mm；

——迎面风速，m/s；

、——填料种类及结构形式相关的性能参数。

风冷冷水机组EER值的计算式如下所示：

式中：

——机组性能系数；

——机组制冷量，kW；

——机组输入功率，kW；

P——因配置填料增加压降而造成的风机功耗增加，常规风冷机组无此项，kW；

P——因配置蒸发冷却器循环水泵增加的功耗，常规风冷机组无此项，kW。

该文献通过上述模型计算获取了31个中国城市的蒸发冷却风冷冷水机组纸质填料的最佳厚度、迎风面积及同传统风冷冷水机组相比蒸发冷却风冷冷水机组季节能效比（Seasonal Energy Efficiency Ratio，SEER）增加率。迎面风速为1 m/s时中国大陆31个城市最佳填料厚度及填料蒸发式风冷机组SEER相对增加率如表2所示[63]。SEER增加率最低的城市是海口，为2.4%，而增加率最高的城市是乌鲁木齐，为14%。

表2 中国大陆31个城市最佳填料厚度及填料蒸发式风冷机组SEER相对增加率

填料作为淋水填料预冷器的核心部件，XUAN等[64]对目前中国国内蒸发冷却填料的研究做了个汇总，分析了金属、纤维、有机、无机、PVC及多孔陶瓷等各种填料的性能特点。而国外学者对瓦楞纸、椰子、棕榈、杨树、香根草及牛皮纸等纤维填料进行了性能实验，分析出它们的应用特性[65-67]。最近MARTINEZ等[68]对一种新型高密度聚乙烯网状填料进行了实验分析后，认为其饱和效率高、压降小，适合空调系统及航空冷凝器。

蒸发填料的选择要分析具体使用场合，某德国著名精密空调厂家在其风冷冷水机组上采用如图8所示特殊结构的铝质填料，其独特的翅片结构可降低填料厚度至96 mm，确保其低压降，压降性能曲线如图9(a)所示；其饱和效率最高可达97%，饱和效率性能曲线如图9(b)所示；在迎面风速为1 m/s时换热效率高达95%，而且具有自洁性能及防腐涂层可确保长达5年不更换填料，适合运用于全年运行的数据中心[69]。

图8 某款风冷冷水机组铝质蒸发冷却填料结构示意图

根据其95%的换热效率结合DeST中前述典型城市气象参数，可以计算出因配置该款蒸发填料后自然冷却风冷冷水机组在迎面风速为1 m/s时混合模式运行时间年占比率，运行时间年占比率前后对比具体如图10所示，从图上可以发现各个城市混合模式运行时间年占比率均有不同程度的提高，提高幅度从3.6%至31.2%，昆明的提高幅度最大。由于填料蒸发式自然冷却风冷冷水机组既提高了机组夏季的制冷效率，又扩展了自然冷却的运行时间，具有良好的节能效果，依据相关信息披露，某全球著名的大型数据中心公司要求在其某些特定项目上配置该类型机组实现制冷系统全年节能运转。

图10 典型城市配置铝质蒸发填料前后混合模式运行时间年占比率对比图

由于填料蒸发式与前述其他两种蒸发型式发生蒸发冷却的部位不同，其冷却水主要作用在填料上，即使发生结垢、腐蚀情况，受影响的主要是可拆卸的填料部分，而自然冷却盘管及冷凝器影响不大，可确保机组制冷系统安全可靠，满足数据中心对可靠性的严苛要求。当然，填料的换热性能会随着运行时间衰减，需定期进行清洗甚至更换，将增加部分的运维成本。另外，同前述其他两种蒸发冷却一样，填料式蒸发冷却亦需要消耗一定的水资源，我国人均水资源量仅为世界平均水平的1/4，且水资源分布不均，故这项技术在选择合适填料、优化喷嘴滴淋方式，减少水量散失，从而降低蒸发冷却耗水量的研究上有待深入及完善。

4 结论

本文阐述了全年制冷、自然冷却和蒸发冷却等技术在数据中心用风冷冷水机组上的研究与应用进展，风冷冷水机组的全年制冷技术可及时冷却服务器运行时产生的热量，确保数据中心常年稳定运行，自然冷却技术可降低机组在过渡季节及冬季时压缩机运行功耗实现制冷系统节能运行，而蒸发冷却技术不仅可以降低机组夏季运行功耗而且扩展了机组混合模式的运行时间，从而进一步扩大节能效果。填料蒸发式自然冷却风冷冷水机组集成了全年制冷、自然冷却及蒸发冷却等综合技术，既保持常规风冷冷水机组结构紧凑、安装布置简单的优势，又可实现高效节能的全年稳定运转，同时可减少在工程项目现场对冷水主机、自然冷却及蒸发冷却设备耦合瓶颈制约，是绿色数据中心冷源选择的重要方向。

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Progress on Technical Research and Application of Air Cooled Chiller for Data Center

XIAO Xinwen*, ZENG Chunli, KUANG Min

(Stulz Air Technology and Service Shanghai Co., Ltd, Shanghai 201108, China)

Air cooled chillers are widely used in data centers. As the cooling source of data centers, the air cooled chillers should ensure reliable and energy saving operation in their entire lifecycle. The research progress of air cooled chillers in starting up in the low outside temperature and year-round refrigeration technology is described. The performance difference of different free cooling methods is analyzed. The proposals to enhance the free cooling capacity of air cooled chillers connected with free cooling coil in serial are provided. Research and application progress of directly spray mist pre-cooling, evaporative condenser and pad evaporative pre-cooler in air cooled chiller is introduced. Through analysis, it is discovered that air cooled chillers with free cooling coil and evaporative pad pre-cooler can get improvement on not only the value of SSER (Seasonal Energy Efficiency Ratio) in the mechanical refrigeration mode but also the annual running time in the mix mode, and the increased ratios of annual running time in the mix mode vary from 3.6% to 31.2% according to meteorological parameters of different cities. It is pointed out that air cooled chillers with free cooling coil and evaporative pad pre-cooler will be an important direction for the selection of the cooling source of the green data center.

Data center; Air cooled chiller; Year-round refrigeration; Free cooling; Evaporative cooling

10.3969/j.issn.2095-4468.2018.04.202

*肖新文（1980-），男，工程师，硕士。研究方向：数据中心暖通空调设计及节能研究。联系地址：上海市闵行区申富路999号，邮编：201108。联系电话：13661626718。E-mail：xiaoxinwen11@126.com。