导语

数据中心是汇聚多元数据资源、运用绿色低碳技术、提供高效算力服务、赋能千行百业应用、推动经济社会高质量发展、助力城市数字化转型的重要信息基础设施。2023年，本市互联网数据中心（IDC）用电量已占全市用电量的2.5%，对可持续发展构成了巨大挑战。

为贯彻落实《上海市加快推进绿色低碳转型行动方案（2024—2027年）》要求，上海市经济和信息化委员会多措并举持续推动数据中心用能管理和能效提升，指导企业加速数据中心绿色低碳转型，涌现了不少优秀案例，涵盖余热利用、可再生能源、峰谷蓄电、错峰蓄冷、液冷和间接蒸发冷却等方面，助力互联网行业绿色低碳高质量发展。

优刻得青浦数据中心

间接蒸发冷却

一、基本情况

优刻得青浦数据中心位于青浦工业园区南厍江路130号，总建筑面积54380平方米，设置5栋数据中心楼（模组）、1栋独立办公楼及1栋110kV/10kV自建变电站。项目规划6kW标准机架共计5000架，以模组化为核心，满足灵活分期建设需求，以1000架/模组的颗粒度进行划分，各个模组间基础设施相互独立，可以以模组为单位考核PUE、WUE等技术指标。运维、办公等配套设施设置在独立区域，相关能耗与模组相互独立计量。

数据中心效果图

A栋数据中心楼于2023年初投入运行，并获得了中国质量认证中心（CQC）的数据中心场地基础设施认证证书（增强级）。本项目的服务对象包括两部分，一是公司自用，二是服务企业。公司自用部分主要用于公有云计算、长三角数据流通平台、新一代人工智能服务平台、多媒体云平台四大业务；服务企业部分将重点服务芯片、人工智能、智能化物流、云计算行业的企业。

数据中心布局图

二、关键指标

A栋数据中心楼顶层2个机房采用间接蒸发冷却，每个机房制冷量1200kW，合计2400kW。

三、技术介绍

（一）技术原理

1.常规型间接蒸发冷却。间接蒸发冷却，是利用外界空气的显热及喷淋水的潜热通过空-空换热器对机房空气进行冷却。间接蒸发冷却之所以节能，是因为它充分利用了外界环境的冷量（自然冷源）来对机房进行冷却，减少了制冷空调系统能耗。间接蒸发冷却机组各运行工况介绍如下：

（1）干工况。当外界环境温度低于机房设定时，室外空气和室内空气通过空-空换热器进行热交换。整个过程不需要机械制冷，只有驱动气体流动的风机能耗。

干工况运行模式示意图

（2）湿工况。随着外界环境温度升高，干工况无法达到机房设定温度，在空-空换热器内进行热交换的同时在室外空气一侧进行水喷淋，利用水的汽化潜热进一步对室内空气冷却，亦即“间接蒸发”名称的由来。整个过程不需要机械制冷，只有驱动气体流动的风机能耗和提供喷淋水的泵能耗。

湿工况运行模式示意图

（3）混合工况。随着外界环境温度继续升高，湿工况亦无法达到机房设定温度，则在空-空换热器后增设冷却盘管，将室内空气进一步冷却，达到要求后送入机房。该工况最大限度地利用自然冷源的同时，机械制冷作为补充冷源。

混合工况运行模式示意图

2.露点型间接蒸发冷却。优刻得专利产品——露点型间接蒸发冷却机组在常规型的基础上进行了优化，在室外侧进风口增设了表冷器。循环喷淋水先流经表冷器，然后通过喷淋装置均匀流入空-空换热器的湿通道，最后流回集水箱；室外新风先流经表冷器，然后进入空-空换热器的湿通道与机房回风热交换，最后排出。根据喷淋水的温度不同，系统重构后的理论送风温度可达室外新风露点温度。

露点型间接蒸发冷却工作原理示意图

露点型间接蒸发冷却机组的热湿处理过程为：室外新风（O）在表冷器内等湿降温至循环喷淋水（W）的温度（A）；在空-空换热器的湿通道中，室外新风（A）与喷淋水（W）混合，等焓加湿，温度降低至湿球温度（B）；机房回风（R）被等湿冷却后送至机房（S）。

露点型间接蒸发冷却热湿过程焓湿图

露点型间接蒸发冷却相对于常规型的优势如下：

（1）优化换热流程，制冷效率更高，可使送风温度逼近室外露点温度，降低机械补冷的运行时长；

（2）优化运行逻辑，充分利用湿工况的高换热效率，降低干模式运行时长，进而降低输配能耗。

常规型与露点型间接蒸发冷却机组运行模式比较

（二）主要做法

1.冷源形式。园区的每栋数据中心楼（模组）均设置独立冷源，包含两类空调系统：二层和三层IT机房、全部配电间均采用传统水冷式冷冻水系统，由高效离心机组+板式换热器+冷却塔组成；四层（顶层）IT机房采用间接蒸发冷却机组，分常规型和露点型两种，当室外高温高湿环境时，用上述冷冻水系统为间接蒸发机组补冷，间接蒸发机组设置于屋面。每台间接蒸发冷却机组的制冷量为240kW，室内风量60000m3/h，室外风量62000m3/h，每个机房设置6台（5用1备）。

间接蒸发冷却机组布置现场

2、机房气流组织。IT机房设置独立空调间，其中二、三层IT机房末端采用冷冻水型房间级精密空调，冷风经静压箱百叶弥漫送至机房内，热通道封闭与吊顶连通，热风由吊顶回至空调；四层IT机房采用间接蒸发冷却机组，机组放置于屋顶，不占用室外空间，建筑设置送、回风井，机组产生的冷风沿送风井至静压箱，通过隔墙上的百叶弥散送风至机房内，热通道封闭与吊顶连通，吊顶与回风井连接，热风通过上述通道回至机组内，反复循环。

3、运行模式。冷冻水型间接蒸发冷却机组根据室外气象条件在干模式、湿模式、混合模式之间自动切换运行，最大限度利用自然冷源，降低系统能耗。基于上海的气象参数统计，常规型机组一年中66.1%的时间（5794小时）可以完全利用自然冷源，其中50.8%的时间（4453小时）为干模式运行，只开启室内风机和室外风机，喷淋泵和冷水盘管不开启；15.3%的时间（1341小时）为湿模式运行，此时只开启室内风机、室外风机和喷淋泵，冷水盘管不开启；33.9%的时间（2966小时）为混合模式运行，开启室内风机、室外风机、喷淋泵和冷水盘管。而露点型机组通过优化换热流程，使送风温度趋近室外空气露点温度，降低机械补冷的运行时长，且通过优化运行逻辑，充分利用湿工况的高换热效率，降低干模式运行时长，进而降低输配能耗，可将完全自然冷却时长提升至73.4%（6427小时），其中干模式占比17.4%（1525小时），湿模式占比56.0%（4902小时）。两种间接蒸发冷却机组各模式运行时长对比如下图所示：

两种间接蒸发冷却机组各模式运行时长对比

四、适用范围

间接蒸发冷却在全年时段充分利用了自然冷源，能效水平高，特别适用于新建且有充足空间的大平层场合。随着碳达峰碳中和工作的持续推进，数据中心绿色低碳水平也在不断提高，《上海市数据中心建设导则（2021版）》以及DB31 652—2020《数据中心能源消耗限额》要求新建数据中心项目CPUE不超过1.3，《上海市推动工业领域大规模设备更新和创新产品扩大应用的专项行动》（沪经信技〔2024〕355号）进一步要求PUE不高于1.25。间接蒸发冷却与常规水冷冷水机组为冷源的制冷系统组合，在上海市近年的数个新建数据中心项目中已有应用，既解决了间接蒸发冷却对于场地空间的要求，又提高了常规制冷系统的能效指标，是一个创新有益的探索。