制冷的本質(zhì)是通過做功把熱量從低溫物體遷移到高溫物體。壓縮機(jī)是冷源的主要耗能部件,，其作用主要是維持制冷劑流量和壓差,。如圖1所示，跟水泵一樣,，壓縮機(jī)也是流體機(jī)械,，其功耗取決于制冷劑的流量和壓差。而制冷劑的飽和溫度與壓力一一對應(yīng),。

因此,，制冷劑流量一定的情況下，冷凝器與蒸發(fā)器之間的溫差越大,，壓縮機(jī)功耗越大,。制冷負(fù)荷不變，流量不變,，要想節(jié)能,，只能從縮小溫差著手。所以,，通過提升蒸發(fā)溫度,，降低冷凝溫度可以有效降低壓縮機(jī)功耗。

圖1 制冷原理示意簡圖

定性分析說清楚了,，定量分析相關(guān)論文已經(jīng)有很多,，大致的結(jié)論是：冷凍水供水溫度每提升1℃,，冷機(jī)平均功耗降低約2~4%。相關(guān)結(jié)論在此不再重復(fù)論證,，這里通過冷機(jī)廠家樣本數(shù)據(jù)來印證這一點,。

圖2是某型號冷水機(jī)組的技術(shù)說明書關(guān)于冷凍水溫度和冷卻水溫度對冷機(jī)COP的關(guān)系曲線。當(dāng)冷卻水出水溫度為30℃時,，冷凍水出水溫度從5℃提升到11℃時,，COP從5.3提升至6.5。由此可見,，冷凍水出水溫度平均每提升1℃,，COP比5℃提升約3.8%。

圖2 水溫與冷機(jī)COP關(guān)系曲線

末端的制冷量Q=KA▽Tm,，其中K是指末端空調(diào)的盤管的換熱系數(shù),，A是盤管的有效換熱面積，▽Tm為冷凍水和空氣的等效溫差,。

其中h1為冷凍水與銅管管壁的對流換熱系數(shù),。h2為盤管與空氣的換熱系數(shù)。d為銅管管壁厚度,，λ為銅的導(dǎo)熱系數(shù),。

從以上公式可知，在空調(diào)末端設(shè)定送回風(fēng)溫度不變的情況下,，提高冷凍水供水溫度,，▽Tm將減少，而盤管面積A不變,。為了維持制冷量不變,，則K值得增大。在末端風(fēng)量不變的情況下,，h2不變,。d/λ也不變,，因此h1需要增大,。由于h1與水流速度0.8次方成正比，因此水流速度需要增加,，也即水流量增大,。在同等制冷需求的情況下，水閥開度將增大,。當(dāng)水閥開度達(dá)到100%仍然無法滿足制冷量需求的情況下,，末端空調(diào)送風(fēng)溫度將上升，從而提升▽Tm,。

以下數(shù)據(jù)是從某末端空調(diào)廠家技術(shù)手冊提取的數(shù)據(jù),。從數(shù)據(jù)可以證明,，隨著冷凍水供水溫度上升，空調(diào)的最大制冷量顯著降低,。

表1 供水溫度與列間空調(diào)最大制冷量的關(guān)系

騰訊華南某A數(shù)據(jù)中心一期冷水系統(tǒng)配置4臺離心機(jī)，其中1臺為變頻離心機(jī),，其余為定頻,。設(shè)計供回水溫度為12/18℃。實行供水溫度提升測試時,，冷機(jī)運行在3號和4號冷機(jī),，電流百分比約63%。

2020年3月23日到4月4日,，冷機(jī)出水溫度從12℃逐步提升到16℃,，隨后由從16℃逐步恢復(fù)到12℃。為了控制變量,，本次分析只提取冷凝飽和溫度在30±0.3℃范圍的數(shù)據(jù)點,。根據(jù)數(shù)據(jù)測點繪制曲線圖如下。

圖3 冷機(jī)出水溫度與冷機(jī)功率時間曲線

從以上折線圖可以看出,，冷機(jī)出水溫度提升可以有效降低冷機(jī)功耗,。不同出水溫度對應(yīng)的冷機(jī)平均功率統(tǒng)計如表2。

表2 冷機(jī)出水溫度對冷機(jī)功率的關(guān)系

從表2統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，冷機(jī)出水溫度提升1℃,，平均冷機(jī)功耗降低約2.3%。

通過上述理論分析可知,，當(dāng)冷凍水溫度提升時,，末端空調(diào)的水閥開度變大，最大制冷量降低,。以下通過實際數(shù)據(jù)來證明,。

選取IT負(fù)荷率較高的微模塊MDC 0301H,，IT負(fù)載116.48kw,，6臺空調(diào)全部開啟。

圖4 列間空調(diào)水閥開度時間曲線

從圖4可知,，隨著冷凍水供水溫度上升,，列間空調(diào)水閥開度逐漸增加。當(dāng)冷凍水供水溫度超過15℃時,，水閥開啟度達(dá)到100%,。此時,，列間空調(diào)制冷量達(dá)到上限,，無法維持設(shè)定送風(fēng)溫度。微模塊冷通道溫度從22℃上升到25℃,。

圖5 微模塊冷通道溫度時間曲線