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【HVAC】专访：极致节能，平衡有道——探访维谛技术（Vertiv）如何以“风”化“水”
2020年12月4日，“思无界·设想未来——维谛技术（Vertiv，NYSE：VRT）设计院高峰论坛”在珠海市圆满举行。期间，《暖通空调》杂志社独家专访了华信咨询设计研究院有限公司建筑研究院技术总监夏春华女士、维谛技术（Vertiv）亚太区热管理&融合解决方案事业部总经理林华和先生，共同探讨了数据中心空调技术的发展趋势，并分析了在PUE（能耗效率）和WUE（水利用效率）两项指标相关新政发布的当下，针对缺水或少水地区如何凭借风冷技术实现数据中心水资源的节约优化。
华信咨询设计研究院有限公司建筑研究院技术总监夏春华女士首先为记者解读了现阶段国家及地方对新建和改造数据中心项目PUE值的要求。在国家层面， 2019年发布的新版《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》强调，到2022年，新建大型、超大型数据中心PUE值达1.4以下，高能耗老旧设备基本淘汰，水资源利用效率和清洁能源应用比例应大幅提升，改建数据中心项目PUE值不高于1.8；在各个地方城市，北京已禁止新建和扩建PUE值在1.4以上的数据中心项目，而深圳发布了史上最严苛标准，新建数据中心PUE值低于1.25获得40%以上的建设支持。
采访中，夏春华为记者分享了一组数据中心的用水量概况。依照CDCC 2020年《中国数据中心市场报告》统计分析，预计2020年底全国数据中心机柜总数将达到约329万架。假定单机架IT设备平均功率按5kW/R计算，采用水冷空调方案的数据中心占比为70%，WUE均值按2.0统计，在满负荷运行状态下，预估我国2020年水冷数据中心年用水量约为2亿吨（不含其他冷源耗水量），这相当于323万人一年的生活用水量（按人均综合生活用水量170L/（人·d）计算）。
由于我国数据中心目前总体用水成本远小于用电成本，政策及企业对数据中心WUE值总体关注度较低。WUE概念最早于2010年由绿色网格提出，目的是让数据中心用户更好地了解和衡量水资源的使用，之后几年虽然提出过相关数据中心节水要求，但未对WUE值作出明确指标规定。直至2019年6月，上海市经济和信息化委员会在《上海市互联网数据中心建设导则（2019版）》中提出，WUE第一年不高于1.6，第二年不高于1.4。中国电信和中国通信学会今年分别就数据中心水资源节约利用目标展开座谈，研究并制定了相关要求。
在我国水资源短缺、地区分布严重不平衡的情况下，未来北方地区数据中心节水或无水空调应用市场会逐步加大，充分利用自然冷源、采用高效制冷设备和新型空调末端等高效冷却技术将成为必然趋势。对此，夏春华建议可从以下三方面着手：一是因地制宜，灵活配合；二是节能节水，指标联动；三是合理规划，优化节水方案。水资源匮乏、电力丰富地区,按照不同类型项目所处地域的气候条件优势，通过政策引导，既要坚持节能、又要强调节水，数据中心宜采用间接蒸发冷却/冷凝机组、自然冷却型风冷冷水机组、风冷变频氟泵、热管空调等节水或不用水的空调冷源形式。其中，风冷变频空调技术，配合蒸发冷却、氟泵、热管等，因其绿色节能、无水或少水运行、施工简单、换热环节少、可分批投资、运维便捷、只需常规巡检等特点，已在一定规模数据中心领域被广泛推广应用。
据维谛技术（Vertiv）亚太区热管理&融合解决方案事业部总经理林华和先生介绍，维谛技术(Vertiv)的风冷变频空调技术已经迭代到第四代，依托全变频设计、全负载运行，所有部件通讯调节、协同控制，能够实现超低压缩比，使其能效进一步提升，同时引入制冷机泵，大幅减少用水量，满足了当前数据中心建设对PUE和WUE的数值要求。
由于PUE和WUE的新政要求，用水量大、水资源消耗严重的问题致使水冷系统遇到了瓶颈，而在通信行业中，大型数据中心的空调系统大多采用水冷系统。基于此，维谛技术(Vertiv)结合风冷系统在建设及运行中的特点，基于“无水极致节能”理念，全新推出了全时自然冷技术，并在针对应用这一技术的Vertiv Liebert®PEX4S空调的测试中，获得了优异的测试数据。
天津联通空港3号楼数据中心就是将原先的冷冻水系统，更换为维谛技术(Vertiv)提供的“无水极致节能”方案，从而打破了通信行业中大型数据中心只采用冷冻水系统空调方案的“传统定势”。
林华和介绍说，天津联通空港3号楼数据中心建筑面积8130m2，拥有8个IDC机房、2个电力机房及2个电池室，全部采用了维谛技术(Vertiv) Liebert®PEX4超高能效精密空调，空调外机也全部采用了Liebert®VCC集中式冷凝器。
Liebert®PEX4空调采用了全时自然冷技术，额定热负荷下EER达到4.5，75%热负荷下EER能达到6以上。系统采用模块化变频设计，动态制冷，送风温度控制，大幅提高了全年能效比（AEER），并具备强大的群控与通讯功能。Liebert®VCC集中式冷凝器最高可节省70%的占地面积，采用大风量EC风机能够节省15%～55% 的风机功耗，并具有模块化、独立化等易扩容、易管理维护的特点。
维谛技术(Vertiv)两大精尖产品强强联合的全面应用，实现了初始投资低、运维成本低、易扩容、低能耗、建设周期短且安全性高等预期目标，从而为天津联通空港3号楼数据中心项目的运营带来了显著的节能效果和价值提升。根据第三方机构的严格测试结果表明，该项目在室外温度25 ℃的条件下，100%负载率的实时PUE仅为1.275。
该项目成功改用风冷系统不仅证明了维谛技术(Vertiv)“无水极致节能”方案优于传统冷水系统，也为今后通信行业的大型数据中心空调系统建设提供了一个很好的范例。
维谛技术（Vertiv）产品方案的性能优势，离不开领先的技术研发实力。同时，维谛技术（Vertiv）十分重视技术平台的建设总结与更新，定期进行测试实验的复盘分享，将每个智慧点作为“树根”，拓展发散思维，形成“思维结构树”模式，逐步积累迭代技术方法。此外，维谛技术（Vertiv）的智能评审验证系统可谓是业界最严谨的产品研发流程。市场需求的收集、产品理念的设计、研发过程的质量把关等，都必须经过生产验证、设置验证、质量测试等环节，以此打好每项基础，确保产品质量的可靠性，力保客户权益。
值得一提的是，维谛技术(Vertiv)建立了2个以ISO/IEC17025 为标准质量体系的空调实验室，并经过了多家行业权威机构的认证，是目前国内最大、最专业、最精确的机房专用空调实验室之一，检测报告可以使用ILAC国际互认标志，在57个签署协议的国家和经济体生效。
放眼未来，数据中心技术发展将着眼于系统综合性能，“风”“水”共进是需要长期探讨的问题，研究并编制PUE和WUE联动综合评价体系，逐步引导水电资源平衡利用，以确保我国数据中心绿色、健康、可持续发展。同时，加载智能化控制系统、后期维护快捷便利、安装部署简单快速的设备系统更符合业主需要，也更易占据较多的市场份额。
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