对于数据中心不间断制冷，水蓄冷的应用形式可以分为开式和闭式2种。开式蓄冷系统技术成熟、冷水的分层效果明显、造价相对较低，因此数据中心空调系统的设计大多采用这种形式。另一方面，设计中常将开式蓄冷罐并联至空调系统中（如图所示），为水系统定压，使其液位高度高于系统最高点（通常大于等于0.5 m），罐体直径根据系统需要确定，这使得开式蓄冷罐的高径比较大，蓄冷效率较高。巨型数据中心采用的开式蓄冷罐的蓄水容积通常大于300 m3，其高径比通常大于3，蓄冷效率一般在85％以上。

 

开式蓄冷罐应用示意

闭式蓄冷罐单体容积一般较小，通常设置在建筑内部，串联接入空调系统中，蓄冷罐内的冷水持续流动以保证随时保有备用蓄冷量。闭式蓄冷罐要求有承压能力，对于材质的要求较高，其施工难度与造价也相对较高。当布水器配置不好时，罐内的冷温水混合现象非常严重，形不成稳定的斜温层，使得闭式蓄冷罐的蓄冷效率通常较开式蓄冷罐低。

 

由于大型数据中心普遍采用离心式冷水机组，当制冷负荷减小到一定程度时，制冷机会发生喘振现象，严重损坏压缩机的导叶。而数据中心在初始运行时，制冷负荷有时可能只有额定负荷的15％～20％。这时可以停止冷水机组工作，利用蓄冷罐进行供冷，从而保护冷水机组，并且提高其运行效率。

 

由于水蓄冷空调系统具有削峰填谷的功能，因此整个空调系统可以考虑节能运行模式设计（如图75所示），空调系统设置一用一备的蓄冷罐，在夜间利用备用制冷机制备冷水存储在蓄冷罐内，白天利用蓄冷罐存储的冷量进行放冷。对于前期低负荷运行时，蓄冷罐承担末端的全部用冷需求；当后期负荷加大时，蓄冷罐承担末端部分时段的用冷需求。这样一方面可以有效利用备用的冷水机组与应急蓄冷系统，避免冷水机组部分负荷运行，提高其运行效率；另一方面减少制冷机白天开机时间，对于有合理分时峰、谷电差价的地区，可降低空调系统的运行费用。

开式蓄冷罐的节能应用示意

某数据中心的冷源配置为三用一备，离心式冷水机组的容量为4550 kW，设计供回水温度为10 ℃/16 ℃，夜间低谷电价时段开启备用制冷机制备6 ℃冷水存储在蓄冷罐内，白天用电高峰时段，蓄冷水与冷水回水混合成为10 ℃供给末端空调设备。分析表明，采用蓄冷系统夜间蓄冷、白天放冷的节能运行策略，可以降低制冷系统运行费用，每年运行电费节约9.03％。

 

上述案例中的蓄冷温差为10 ℃，取得了良好的节能效果，而对于采用中、高温冷水（供水温度高于12 ℃）设计的数据中心空调系统，如果降低蓄冷水温，采用大温差蓄冷（7 ℃/18℃），节能效果会更加显著。

 

数据中心蓄冷量的设计值一般是整个空调系统满负荷运行15分钟的冷量，假设系统前期运行时的设备负载只有设计负荷的10％～20％，那么单个蓄冷罐可以保证系统75~150分钟的运行供冷。而对于双路供水设计或者备份蓄冷罐设计的空调系统，蓄冷系统则可以保证数据中心约2.5~5小时的运行供冷，减少白天制冷机在部分负荷的运行时间，保证冷水机组始终运行在高效制冷区间。

 

水蓄冷空调系统的节能运行模式设计，可以有效地利用备用的冷水机组与应急蓄冷系统，减少白天制冷机的运行时间，保证冷水机组运行在高效区间。而对于分时峰、谷电差价的地区，可以显著降低空调系统的运行费用，提高电能利用效率。

 

在数据中心蓄冷空调系统的设计中，可以通过采用低温水蓄冷，增大蓄冷温差，系统的节能效果会更加显著。