IDC の一般的な冷却ソリューション : 第 1 章 空冷式直接蒸発型空調システム

IDC（インターネットデータセンター）の温度と湿度を制御するのは室内エアコンであり、室内エアコンは高効率、高顕熱比、高信頼性と柔軟性の特性を備えており、サーバーの熱放散の増加の要件を満たすことができます、湿度、空気ろ過、およびIDCのその他の側面の一定の制御。

さまざまな地域での PUE (電力使用効率) の厳しい要件と、高密度サーバーの幅広いアプリケーションにより、ますます多くの新しい冷却ソリューションが開発され、IDC でますます使用されています。従来の冷却ソリューションと新しい冷却ソリューションを紹介します。今後の 7 つの章で IDC に掲載されます。第 1 章 – 空冷式直接蒸発型エアコン システムから始めましょう。

1.     空冷式直蒸発式エアコン システム構成

空冷直接蒸発エアコンシステムは、主にフレーム、コンプレッサー、エバポレーター、コンデンサー、電子バルブ、室内ファン、室外ファン、ユニット制御システム、温湿度センサーなどで構成されています。

凝縮器は屋外フィン熱交換器で、蒸発器は屋内フィン熱交換器です。圧縮機から吐出された冷媒の高温ガスは、凝縮器で凝縮液化した後、膨張弁で絞り減圧されて低温の気液混合気となり、蒸発器に流入して吸熱・蒸発し、再び蒸発器に戻ります。冷凍サイクルを完了するためのコンプレッサー。同時に室内の空気はエバポレーターを通過することで冷やされ、冷気は室内ファンによって室内に送られます。

2.     蒸気圧縮冷凍システムのスキーム図

蒸発器から出た低圧低温の冷媒蒸気は圧縮機に吸い込まれ、圧縮機で高圧高温の蒸気に圧縮されて吐出されます。このように、冷媒蒸気は高圧領域と低圧領域に分けられる。

高圧領域は、圧縮機の吐出口から膨張弁の入口までで、圧力は高圧または凝縮圧力と呼ばれ、温度は凝縮温度と呼ばれます。

低圧領域は、膨張弁の出口から圧縮機の吸入口までであり、その圧力は低圧または蒸発圧力と呼ばれ、温度は蒸発温度と呼ばれます。

システム内で冷媒を連続的に流すのは、コンプレッサーによって生じる高圧領域と低圧領域の圧力差です。高圧と低圧のバランスの一つである圧力差がなくなると、冷媒は流れなくなります。これは完全に圧縮機が蒸気を圧縮するためであり、それが高低差の発生と価値を生み出し、圧縮機の連続運転は電気的または機械的エネルギーを消費することによって実現されます。

蒸気圧縮冷凍システムには、次の図に示す 4 つのプロセスがあります。

2.1 蒸発プロセス

冷媒液が膨張弁を通って蒸発器に流入した後、圧力の低下により沸騰し気化します。したがって、気化/蒸発温度は圧力に関連しています。

気化の過程で、冷媒液は水、空気、または物体を含む周囲の媒体の熱を吸収し、これらの媒体の温度が低下して冷却目的を達成します。

冷媒液の気化は緩やかなプロセスであり、最終的にすべての冷媒液が乾燥した飽和蒸気になり、圧縮機の吸入口に流れ込みます。

2.2  圧縮工程

一定の蒸発温度を維持するために、冷媒蒸気は蒸発器から連続的に流出する必要があります。蒸発器から出た冷媒蒸気は圧縮機に吸い込まれ、高圧ガスに圧縮されます。また、コンプレッサーは圧縮過程で一定量の機械エネルギーを消費し、この過程で機械エネルギーが熱エネルギーに変換されます。このため、冷媒蒸気の温度が上昇し、冷媒蒸気が過熱する。

2.3  凝縮プロセス

圧縮機から排出された高圧の冷媒蒸気は凝縮器で熱を放出し、周囲の媒体 (水または空気) に熱を伝達し、冷媒蒸気が徐々に液体に凝縮します。

凝縮器では、冷媒蒸気が媒体に熱を放出するための 2 つの基本的な条件があります。まず、冷媒蒸気の凝縮温度が周囲の媒体の温度より高くなければならず、適切な温度差が残っている必要があります。第二に、コンプレッサーによってコンデンサーに送られる冷媒蒸気の量に応じて、コンデンサーは、冷媒蒸気がコンデンサーで完全に凝縮できるように、適切なパイプの長さと面積を持つ必要があります。

2.4  拡張プロセス

凝縮器から出た冷媒液は、膨張弁などで蒸発圧力まで減圧されます。絞り後の冷媒温度も蒸発温度まで下がります。そして、気液混合物は、蒸発プロセスのために蒸発器に入ります。

3.     アプリケーション

(1)   冷水セントラルエアコンシステムと比較して、空冷直接蒸発エアコンシステムはよりシンプルな構造を持ち、冷却塔、ウォーターポンプ、支持パイプなどを排除します.

(2)   水不足や冷却水システムのない地域に適用できます。

(3)   同様の規模の IDC の場合、空冷式直接蒸発型空調システムの運用コストは高くなります。

(4)   中国では、近年、大規模な IDC のほとんどが、冷水システム、チラー、熱交換器、チルド ポンプ、冷却ポンプ、チルド タワーなどの組み合わせを採用しています。

(5)   米国では、ますます多くの IDC が、従来の冷却システムの代わりにドライ クーラーと浸漬冷却ソリューションを使用しています。