機房建置,暖通空調的風扇組件將如何提高能效

機房建置,正確地選擇HVAC(供熱通風與空氣調節)設備中使用的風扇組件仍然是提高數據中心冷卻效率戰略的首要考慮因素。而不斷更新的風扇技術和風扇效率指南,表明選擇風扇組件的方法將隨着數據中心需求而不斷髮展。

近年來,隨着電子換向(EC)風扇技術的出現,數據中心內的氣流管理得到了更好的改善,該技術可在降低能耗水平下實現相同或更好的氣流性能,並可通過更精確的風扇速度控制來匹配實際熱負荷。
電子換向離心鼓風機和軸流風機現在是精密空調(堅固)和機房空氣處理(CRAH)裝置的標準組件,以及由領先的精密冷卻設備製造商所生產的空氣冷凝器。
一段時間以來,離心式鼓風機和軸流式風機一直是暖通空調行業的主要設備,因爲它們具有驅動大量空氣的能力。在離心設計中,位於中心轂或軸周圍的葉片從風扇旋轉方向向外和向後彎曲。進入軸的空氣被慣性或離心力加速並相對入口方向偏轉90度。這產生了適用於行內冷卻和室內冷卻應用的穩定強勁的氣流。軸流風機與軸平行地迴旋空氣,用於驅動大量低壓空氣。軸流式風機在大型冷凝機組和冷水機組中很常見。通常這些風扇和鼓風機安裝在外部框架上,便於安裝到暖通空調(供熱通風與空氣調節)設備中,並將振動降至最低。
數據中心精密冷卻設備中使用的空氣流動產品(如組件風扇和鼓風機)可按三種不同的產品類別進行分類:
第一代:一種以固定速度運轉的通風產品,由交流電機供電,通過選擇正確的皮帶輪尺寸可調節至固定速度,並且由皮帶驅動。這種解決方案需要更多的潤滑,因爲其活動的部件最多。
第二代:由變頻器(VFD)控制的直接驅動交流電機。這是一個顯着的改進。變頻器(VFD)是額外的成本,但是,原有的電機解決方案可以用來加速風扇的控制。選擇變頻器(VFD)硬化電機或使用軸接地環可以避免在速度控制過程中損壞電機,這非常重要。在沒有使用變頻器(VFD)的緊急情況下,建議在60赫茲下爲所需工作點選擇合適的電機轉速,以便運行系統。在確定管道系統尺寸時,應考慮電機在正常供電頻率下的轉速。
第三代:電子換向(EC)風扇解決方案。這是一個直接驅動設置,具有無需維護的額外好處。電子換向(EC)風機和鼓風機內置電子元件,可將交流輸入電源(單相或三相,200 v - 480 v,50/60Hz)電子整流爲直流電,以實現有效的速度控制。電機是外轉子型。電機通過0-10VDC信號,PWM或ModBUS進行控制.EC產品產生的氣流量與傳統交流電相同,但功耗較低。由於數據中心的暖通空調設備全年運行,並且熱負載可能會波動,因此在適當的時間提供準確的冷卻量可以顯着節省電能。
採用電子換向(EC)風扇的好處
自20世紀80年代中期以來,電子換向(EC)技術實際上已經出現,數據中心運營商已經實現了節省能源成本的投資回報率。
其他優點包括降低噪音和降低運營成本,因爲沒有需要更換的風扇和皮帶,也不會像皮帶驅動系統那樣積累垃圾或灰塵污染物。
電子換向(EC)風機和鼓風機的效率提高和節能效果取決於風機的選擇。風扇製造商通常會向OEM廠商提供其各種產品的氣流,壓力,功率曲線,這些公司提供的越來越強大的風扇選擇軟件使得在所需工作點比以往更容易選擇正確的風扇。
世界上只有少數製造商提供電子換向(EC)風扇解決方案。全球領先的風扇和熱管理提供商臺達公司在臺灣和中國大陸建立了大型研發和製造工廠,現在已經進入了歐盟市場,加強了持續創新,同時降低了產品的市場成本。
風扇調節的空氣是否有變化?
雖然歐洲的能源相關產品指令2015年(ErP)已? ?經強制要求嚴格遵守商業和工業空調設備中使用的風扇效率指導原則,但美國的這些產品迄今爲止還沒有達到歐盟政府法規的要求。然而,這一潮流即將改變。
美國能源部(DOE)預計美國數據中心的能耗約有一半將用於製冷,並預計將在2020年推出風機效率法規,以幫助減少商用和工業建築物的暖通空調系統能耗。
美國能源部已經公佈了風機驅動的商用製冷設備和吊扇的能源合規期限。然而,在商用和工業空調設備中尋址組件風扇卻帶來了一系列獨特的挑戰。
美國國家標準協會(ANSI)與美國暖通,製冷和空調工程師協會(ASHRAE這樣)和照明工程學會(IES)2013年度提出的風扇效率標準和代碼試圖爲風扇分配效率等級,使用從美國國際空氣運動及控制協會(AMCA)借用的術語和標準。
然而,這種方法並非沒有缺點。由於它僅在最高效率的運行點測量風扇的性能,因此不會考慮風扇在設計或工作點的實際性能,應用程序的規定氣流和靜態壓力。
因此,美國能源部力求根據工作點最大風機功率輸出建立美國聯邦法規,由美國國際空氣運動及控制協會(AMCA)開發的新風機效率指數(範)可用作風機能量比較的基準工具。暖通空調設備製造商必須在最終規則公佈後的兩年合規窗口內遵守最低新風機效率指數(範)值的規定。
風扇標籤的變化也是討論的一部分。這將使風扇用戶能夠輕鬆識別,比較和選擇適合其特定應用的最佳風扇解決方案。
除型號和序列號外,建議的風扇標籤要求包括設計流量和已知設計點壓力,範額定值,最大轉速,以及風扇完整性能圖。
美國國際空氣運動及控制協會(AMCA)最近宣佈發佈ANSI / AMCA標準208 - 18,宣佈風扇效率指數(風機效率指數,範)取代各種能源規範和標準中引用的前風扇效率等級系統。
由於提高效率仍然是數據中心所有者和運營商的首要任務,風扇技術顯然將在數據中心設計人員和暖通空調專家採用的策略中發揮着重要作用,可以滿足預測需求,同時滿足日益增長的數據需求。