導語

數據中心是匯聚多元數據資源、運用綠色低碳技術、提供高效算力服務、賦能千行百業應用、推動經濟社會高質量發展、助力城市數字化轉型的重要信息基礎設施。2023年，本市互聯網數據中心（IDC）用電量已占全市用電量的2.5%，對可持續發展構成了巨大挑戰。

為貫徹落實《上海市加快推進綠色低碳轉型行動方案（2024—2027年）》要求，上海市經濟和信息化委員會多措并舉持續推動數據中心用能管理和能效提升，指導企業加速數據中心綠色低碳轉型，涌現了不少優秀案例，涵蓋余熱利用、可再生能源、峰谷蓄電、錯峰蓄冷、液冷和間接蒸發冷卻等方面，助力互聯網行業綠色低碳高質量發展。

優刻得青浦數據中心

間接蒸發冷卻

一、基本情況

優刻得青浦數據中心位于青浦工業園區南厙江路130號，總建筑面積54380平方米，設置5棟數據中心樓（模組）、1棟獨立辦公樓及1棟110kV/10kV自建變電站。項目規劃6kW標準機架共計5000架，以模組化為核心，滿足靈活分期建設需求，以1000架/模組的顆粒度進行劃分，各個模組間基礎設施相互獨立，可以以模組為單位考核PUE、WUE等技術指標。運維、辦公等配套設施設置在獨立區域，相關能耗與模組相互獨立計量。

數據中心效果圖

A棟數據中心樓于2023年初投入運行，并獲得了中國質量認證中心（CQC）的數據中心場地基礎設施認證證書（增強級）。本項目的服務對象包括兩部分，一是公司自用，二是服務企業。公司自用部分主要用于公有云計算、長三角數據流通平臺、新一代人工智能服務平臺、多媒體云平臺四大業務；服務企業部分將重點服務芯片、人工智能、智能化物流、云計算行業的企業。

數據中心布局圖

二、關鍵指標

A棟數據中心樓頂層2個機房采用間接蒸發冷卻，每個機房制冷量1200kW，合計2400kW。

三、技術介紹

（一）技術原理

1.常規型間接蒸發冷卻。間接蒸發冷卻，是利用外界空氣的顯熱及噴淋水的潛熱通過空-空換熱器對機房空氣進行冷卻。間接蒸發冷卻之所以節能，是因為它充分利用了外界環境的冷量（自然冷源）來對機房進行冷卻，減少了制冷空調系統能耗。間接蒸發冷卻機組各運行工況介紹如下：

（1）干工況。當外界環境溫度低于機房設定時，室外空氣和室內空氣通過空-空換熱器進行熱交換。整個過程不需要機械制冷，只有驅動氣體流動的風機能耗。

干工況運行模式示意圖

（2）濕工況。隨著外界環境溫度升高，干工況無法達到機房設定溫度，在空-空換熱器內進行熱交換的同時在室外空氣一側進行水噴淋，利用水的汽化潛熱進一步對室內空氣冷卻，亦即“間接蒸發”名稱的由來。整個過程不需要機械制冷，只有驅動氣體流動的風機能耗和提供噴淋水的泵能耗。

濕工況運行模式示意圖

（3）混合工況。隨著外界環境溫度繼續升高，濕工況亦無法達到機房設定溫度，則在空-空換熱器后增設冷卻盤管，將室內空氣進一步冷卻，達到要求后送入機房。該工況最大限度地利用自然冷源的同時，機械制冷作為補充冷源。

混合工況運行模式示意圖

2.露點型間接蒸發冷卻。優刻得專利產品——露點型間接蒸發冷卻機組在常規型的基礎上進行了優化，在室外側進風口增設了表冷器。循環噴淋水先流經表冷器，然后通過噴淋裝置均勻流入空-空換熱器的濕通道，最后流回集水箱；室外新風先流經表冷器，然后進入空-空換熱器的濕通道與機房回風熱交換，最后排出。根據噴淋水的溫度不同，系統重構后的理論送風溫度可達室外新風露點溫度。

露點型間接蒸發冷卻工作原理示意圖

露點型間接蒸發冷卻機組的熱濕處理過程為：室外新風（O）在表冷器內等濕降溫至循環噴淋水（W）的溫度（A）；在空-空換熱器的濕通道中，室外新風（A）與噴淋水（W）混合，等焓加濕，溫度降低至濕球溫度（B）；機房回風（R）被等濕冷卻后送至機房（S）。

露點型間接蒸發冷卻熱濕過程焓濕圖

露點型間接蒸發冷卻相對于常規型的優勢如下：

（1）優化換熱流程，制冷效率更高，可使送風溫度逼近室外露點溫度，降低機械補冷的運行時長；

（2）優化運行邏輯，充分利用濕工況的高換熱效率，降低干模式運行時長，進而降低輸配能耗。

常規型與露點型間接蒸發冷卻機組運行模式比較

（二）主要做法

1.冷源形式。園區的每棟數據中心樓（模組）均設置獨立冷源，包含兩類空調系統：二層和三層IT機房、全部配電間均采用傳統水冷式冷凍水系統，由高效離心機組+板式換熱器+冷卻塔組成；四層（頂層）IT機房采用間接蒸發冷卻機組，分常規型和露點型兩種，當室外高溫高濕環境時，用上述冷凍水系統為間接蒸發機組補冷，間接蒸發機組設置于屋面。每臺間接蒸發冷卻機組的制冷量為240kW，室內風量60000m3/h，室外風量62000m3/h，每個機房設置6臺（5用1備）。

間接蒸發冷卻機組布置現場

2、機房氣流組織。IT機房設置獨立空調間，其中二、三層IT機房末端采用冷凍水型房間級精密空調，冷風經靜壓箱百葉彌漫送至機房內，熱通道封閉與吊頂連通，熱風由吊頂回至空調；四層IT機房采用間接蒸發冷卻機組，機組放置于屋頂，不占用室外空間，建筑設置送、回風井，機組產生的冷風沿送風井至靜壓箱，通過隔墻上的百葉彌散送風至機房內，熱通道封閉與吊頂連通，吊頂與回風井連接，熱風通過上述通道回至機組內，反復循環。

3、運行模式。冷凍水型間接蒸發冷卻機組根據室外氣象條件在干模式、濕模式、混合模式之間自動切換運行，最大限度利用自然冷源，降低系統能耗。基于上海的氣象參數統計，常規型機組一年中66.1%的時間（5794小時）可以完全利用自然冷源，其中50.8%的時間（4453小時）為干模式運行，只開啟室內風機和室外風機，噴淋泵和冷水盤管不開啟；15.3%的時間（1341小時）為濕模式運行，此時只開啟室內風機、室外風機和噴淋泵，冷水盤管不開啟；33.9%的時間（2966小時）為混合模式運行，開啟室內風機、室外風機、噴淋泵和冷水盤管。而露點型機組通過優化換熱流程，使送風溫度趨近室外空氣露點溫度，降低機械補冷的運行時長，且通過優化運行邏輯，充分利用濕工況的高換熱效率，降低干模式運行時長，進而降低輸配能耗，可將完全自然冷卻時長提升至73.4%（6427小時），其中干模式占比17.4%（1525小時），濕模式占比56.0%（4902小時）。兩種間接蒸發冷卻機組各模式運行時長對比如下圖所示：

兩種間接蒸發冷卻機組各模式運行時長對比

四、適用范圍

間接蒸發冷卻在全年時段充分利用了自然冷源，能效水平高，特別適用于新建且有充足空間的大平層場合。隨著碳達峰碳中和工作的持續推進，數據中心綠色低碳水平也在不斷提高，《上海市數據中心建設導則（2021版）》以及DB31 652—2020《數據中心能源消耗限額》要求新建數據中心項目CPUE不超過1.3，《上海市推動工業領域大規模設備更新和創新產品擴大應用的專項行動》（滬經信技〔2024〕355號）進一步要求PUE不高于1.25。間接蒸發冷卻與常規水冷冷水機組為冷源的制冷系統組合，在上海市近年的數個新建數據中心項目中已有應用，既解決了間接蒸發冷卻對于場地空間的要求，又提高了常規制冷系統的能效指標，是一個創新有益的探索。