CN112082784B - 一种数据中心空调产品能源使用效率能效因子测试方法 - Google Patents

一种数据中心空调产品能源使用效率能效因子测试方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种数据中心空调产品能源使用效率能效因子测试方法，该方法包括：当空调产品的室内机温度满足预设温度条件，在预设热负荷百分比，以及预设室外机温度下测试空调产品；待工况稳定后第一预设时间，远程检测设备通过空调焓差实验室获得第二预设时间内测量获得的制冷量、显冷量和制冷空调消耗电量；该远程检测设备根据制冷量、显冷量和制冷空调消耗电量获取显热能效比；根据每个预设温度所对应的全年温度比例，以及每个温度下的显热能效比，使用温度归一法获取全年显热能效比SAEER；获取空调产品的PUE能效因子为1/SAEER。该方法能够通过一套测试系统，客观、准确地获得空调产品的PUE能效因子。

Description

一种数据中心空调产品能源使用效率能效因子测试方法
技术领域
本发明涉及能效测试技术领域，特别涉及一种数据中心空调产品能源使用效率能效因子测试方法。
背景技术
当前数据中心的能效评价指标主要以能源使用效率(PUE)为主，PUE代表的是数据中心空调、供配电设备、IT设备等总体能耗与IT设备能耗的比值，其中空调产品的能耗占据了一大主要部分，对数据中心的能效水平影响较大。为了进一步分析空调产品在PUE中的因子，促进数据中心空调产品的节能，特开展数据中心空调产品PUE能效因子测试。
同时，当前空调产品的能效测试、产品指标主要以EER、COP等能效比指标为主，但这些指标很难直接应用到数据中心能耗分析中，为了测试某款空调产品投入数据中心使用后，对数据中心PUE的影响，更方便数据中心用户选择空调产品，需要测试数据中心空调产品PUE能效因子。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种数据中心空调产品能源使用效率能效因子测试方法，能够客观、准确地获得空调产品的PUE能效因子。
为解决上述技术问题，本申请的技术方案是这样实现的：
在实施例中，提供了一种数据中心空调产品能源使用效率能效因子测试方法，所述方法包括：
部署测试数据中心空调产品空调焓差实验室，并设置获取空调焓差实验室的远程检测设备；
当空调产品的室内机温度满足预设温度条件，在预设热负荷百分比，以及预设室外机温度下测试空调产品；
待工况稳定后第一预设时间，远程检测设备通过空调焓差实验室获得第二预设时间内测量获得的制冷量、显冷量和制冷空调消耗电量；
该远程检测设备根据制冷量、显冷量和制冷空调消耗电量获取显热能效比；
根据每个预设温度所对应的全年温度比例，以及每个温度下的显热能效比，使用温度归一法获取全年显热能效比SAEER；
获取空调产品的PUE能效因子为1/SAEER。
由上面的技术方案可见，上述实施例中通过部署的满足预设条件的空调焓差实验室测试空调产品，通过空调焓差实验室对应的远程检测设备获得预设室外机温度、预设热负荷百分比下的SEER，并通过温度归一法获得全年的SAEER，使用1/SAEER作为空调产品能源使用效率。该方案能够通过一套测试系统，客观、准确地获得空调产品的PUE能效因子。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围：
图1为本申请实施例中的测试数据中心空调产品的系统示意图；
图2为本申请实施例中数据中心空调产品的能源使用效率能效因子测试示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
本申请实施例提供一种数据中心空调产品能源使用效率能效因子测试方法，通过部署的满足预设条件的空调焓差实验室测试空调产品，通过空调焓差实验室对应的远程检测设备获得预设室外机温度、预设热负荷百分比下的SEER，并通过温度归一法获得全年的SAEER，使用1/SAEER作为空调产品能源使用效率。该方案能够通过一套测试系统，客观、准确地获得空调产品的PUE能效因子。
参见图1，图1为本申请实施例中的测试数据中心空调产品的系统示意图。
图1中给出针对空调产品的室内机和室外机分别设置空调焓差实验室，针对空调焓差实验室设置远程测试设备，来获取空调焓差实验室的测试结果，可以是一台PC等，能获得焓差实验室的测试数据，并具有基本的计算能力即可。
部署空调焓差实验室测试数据中心空调产品；这里的数据中心空调产品即用于数据中心的空调，包括空调室内机和室外机。
空调焓差实验室主要是提供一个恒定的温湿度环境，用来测试空调设备的性能的。空调焓差实验室最基本的结构，除了有一定容积的密封绝热结构外，还要包含如下装置：
降温降湿装置，提供足量要求的制冷能力，如恒温恒湿机组；
精密加热装置，提供要求的温度，如加热器；
精密加湿装置，如加湿器；
变频器、各类测试仪器仪表等。
针对本申请的具体测试，部署的空调焓差实验室需满足如下条件：
该空调焓差实验室的测试能力必须大于等于被测试机组的名义制冷量，不得出现负偏差，以保证测试的准确性，实验室可以监测空调制冷量、耗电量等参数。
该空调焓差实验室的环境应有充足的空间，以保证设备有较充足的操作、安装和布置送、回风温湿度探头的空间。被测空调产品的任何一面距离实验环境的墙必须大于1m以上。
该焓差实验室具有远程检测设备，在开始测试后，不允许人员进出实验环境，直至测试结束。
下面结合附图给出具体测试过程：
参见图2，图2为本申请实施例中数据中心空调产品的能源使用效率能效因子测试示意图。具体步骤为：
步骤201，当空调产品的室内机温度满足预设温度条件，在预设热负荷百分比，以及预设室外机温度下测试空调产品。
空调产品的室内机温度满足预设温度条件，包括：
空调产品运行过程中，保证冷通道或机柜进风区域的送风温度范围为不小于18℃且不大于27℃；露点温度范围为不小于5.5℃且不大于15℃，同时相对湿度不大于60％RH，不得结露。
本申请实施例中具体测试时，需针对如下三种温湿度分别进行多次测量：
考虑测试空调至冷通道或机柜进风区域有1℃温升的影响，针对目标温度可以在达到合理范围即可，如建议针对每次期望的目标温度的±1℃内均确定达到测试的温度条件，针对湿度允许在目标湿度的±5％RH范围内波动，确定达到测试的湿度条件：
第一种温湿度：空调室内机送风温度为17℃±1℃，即[16℃，18℃]，送风相对湿度为60％±5％RH，即[55％RH，65％RH]；
第二种温湿度：空调室内机送风温度为20℃±1℃，即[19℃，21℃]，送风相对湿度50％±5％RH，即[45％RH，55％RH]；
第三种温湿度：空调室内机送风温度为26℃±1℃，即[25℃，27℃]，送风相对湿度34.4％±5％RH，即[29.4％RH，39.4％RH]；
送回风温差最高不超过15℃，且不得结露。
预设热负荷百分比是指的热负荷与机组铭牌标识的名义值冷量之比，预设热负荷百分比可以100％、75％、50％、25％等为例，但不限于给出的负荷百分比。
预设室外机温度可以根据实际需要设置，若某个温度在全年所占比例比较等，最终选择N个室外机温度分别进行测试，见表1，表1为室外机温度在不同制冷时条件下的温度设置内容。
Figure BDA0002093409090000051
表1
步骤202，待工况稳定后第一预设时间，远程检测设备通过空调焓差实验室获得第二预设时间内测量获得的制冷量、显冷量和制冷空调消耗电量。
所有测试从静止状态开始测试，待工况稳定(上述三种温度度在预设时间内处理设置的范围内，如在第一种温度度条件下，预设时间测量到的温湿度为[16℃，18℃]，[55％RH，65％RH])第一预设时间之后开始记录数据，记录第二预设时间测试数据。其中，第一预设时间和第二预设时间可以相同，也可以不同，如可以都设置为30min，也可以将第一预设时间设置为30min，第二预设时间设置为40min等。
步骤203，该远程检测设备根据制冷量、显冷量和制冷空调消耗电量获取显热能效比。
本步骤的具体实现可以有两种方式，具体如下：
第一种：
该远程检测设备获取制冷量与制冷空调消耗电量的比为EER。
该远程检测设备获取EER与SHR的乘积为显热能效比；其中，所述SHR为显冷量与制冷量的比值。
第二种：
获取的显热能效比为制冷量与制冷空调消耗电量的比值。
步骤204，该远程检测设备根据每个预设温度所对应的全年温度比例，以及每个温度下的显热能效比，使用温度归一法获取全年显热能效比SAEER。
具体实现如：
在一预设热负荷百分比，通过M次不同预设温度进行显热能效比SEER的获取，则全年显热能效比SAEER如下：
SEER1×T1+SEER2×T2+......SEERM×TM；其中，SEER1,SEER2,......,SEERM为对应M个预设室外机温度的显然能效比；T1,T2,......,TM为对应M个预设室外机温度的全年温度比例。
步骤205，该远程检测设备获取空调产品的PUE能效因子为1/SAEER。
根据获得的空调产品的PUE能效因子确定该空调产品投入数据中心使用后对数据中心PUE的影响。
空调产品的PUE能效因子越大，则能耗越高，使得数据中心PUE变大。
空调产品的PUE能效因子(AC pPUE)为空调显热制冷全年能耗与IT负荷全年能耗的比值；单位为千瓦时/千瓦时(kWh/kWh)；
则通过公式表示AC pPUE如下：
Figure BDA0002093409090000061
其中，QC为空调总制冷量，单位为千瓦(kW)；
QIT为IT发热量，单位为千瓦(kW)，通常空调总制冷量等于IT发热量；
H_AC为空调全年运行时间，单位为小时(h)。
H_IT为IT全年运行时间，单位为小时(h)。
SAEER为全年显热能效比，机房空调进行全年制冷时从室内除去的显热量总和与消耗的电量总和之比。单位为瓦/瓦(W/W)
通常情况下，IT运行时间等于空调运行时间，IT发热量等于空调总制冷量。因此，AC pPUE可以使用1/SAEER获得。
下面给出一个具体例子，来说明测试空调产品的PUE能效因子的过程，具体如下：
室外机环境温度选取A、B、C、D、E共计五个点35℃、25℃、15℃、5℃、-5℃进行测试，以预设热负荷百分比为100％为例。
室内送回风温湿度按照测试条件选择，可以选择送风温度17℃±1℃/送风相对湿度60％±5％RH、20℃±1℃/送风相对湿度50％±5％RH或26℃±1℃/送风相对湿度34.4％±5％RH这三种温湿度。
空调产品在测试工况下，设置预设热负荷百分比100％，送回风温湿度稳定后，测试A、B、C、D、E五个工况点的制冷性能，包括制冷量、显冷量以及制冷空调消耗电量。
制冷空调消耗电量通过电能测试仪表测量空调电源输入处的耗电量；
制冷量、显冷量可通过空调出风口温湿度和风量测算，实际测试可通过焓差实验室监测系统得到。
第一步，获得空调产品的能效比EER为制冷量/制冷空调消耗电量；
分别测试A-E工况下的EER。
第二步、获取空调产品的显热能效比SEER：
SEER＝EER×SHR，
SHR为显热比，显冷量与制冷量之比；
显冷量为在规定的制冷量试验条件下，机房空调从机房除去的显热部分的热量，单位为瓦(W)。
计算A-E工况下的SEER
第三步、获取空调产品的全年显热能效比SAEER
SAEER＝TA×SEERA+TB×SEERB+TC×SEERC+TD×SEERD+TE×SEERE。
确定每个工况点所代表的温度区间在对应地区全年温度分布比例，即温度分布系数为TA、TB、TC、TD、TE分别为：7.2％、28.1％、23.1％、21.0％、20.6％。
A～E工况温度分布系数，数值按照GB/T19413附录B部分城市温度分布系数示例。在附录中显示不同地区对应不同温度的温度分布系数。
一台数据中心空调产品测试的各工况点SEER值如表2，表2为五种不同预设室外机温度下的获得的SEER。
工况点 A B C D E
SEER 2.47 3.03 3.64 3.68 3.71
表2
则该数据中心空调产品的全年显热能效比为
SAEER＝2.47×7.2％+3.03×28.1％+3.64×23.1％+3.68×21.0％+3.71×20.6％＝3.41。
基于上述方式可以获得不同预设热负荷百分比下不同区域的空调产品的PUE能效因子。
综上所述，本申请通过部署的满足预设条件的空调焓差实验室测试空调产品，通过空调焓差实验室对应的远程检测设备获得预设室外机温度、预设热负荷百分比下的SEER，并通过温度归一法获得全年的SAEER，使用1/SAEER作为空调产品能源使用效率。该方案能够通过一套测试系统，客观、准确地获得空调产品的PUE能效因子。
根据获得的空调产品的PUE能效因子确定该空调产品投入数据中心使用后对数据中心PUE的影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种数据中心空调产品能源使用效率能效因子测试方法，其特征在于，所述方法包括：
部署测试数据中心空调产品空调焓差实验室，并设置获取空调焓差实验室的远程检测设备；
当空调产品的室内机温度满足预设温度条件，在预设热负荷百分比，以及预设室外机温度下测试空调产品；
待工况稳定第一预设时间后，远程检测设备通过空调焓差实验室获得第二预设时间内测量获得的制冷量、显冷量和制冷空调消耗电量；
该远程检测设备根据制冷量、显冷量和制冷空调消耗电量获取显热能效比；
根据每个预设温度所对应的全年温度比例，以及每个所述预设温度下的显热能效比，使用温度归一法获取全年显热能效比SAEER；
获取空调产品的PUE能效因子为1/SAEER。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述该远程检测设备根据制冷量、显冷量和制冷空调消耗电量获取显热能效比，包括：
获取制冷量与制冷空调消耗电量的比为EER；
获取EER与SHR的乘积为显热能效比；其中，所述SHR为显冷量与制冷量的比值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述该远程检测设备根据制冷量、显冷量和制冷空调消耗电量获取显热能效比，包括：
获取的显热能效比为制冷量与制冷空调消耗电量的比值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空调产品的室内机温度满足预设温度条件，包括：
空调产品运行过程中，保证冷通道或机柜进风区域的送风温度范围为不小于18℃且不大于27℃；露点温度范围为不小于5.5℃且不大于15℃，同时相对湿度不大于60％RH，不结露；
送回风温差最高不超过15℃，且不结露。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对空调焓差实验室需满足的条件如下：
空调焓差实验室的测试能力必须大于等于被测试机组的名义制冷量，不出现负偏差；
该空调焓差实验室的环境有充足的空间，保证设备有较充足的操作、安装和布置送、回风温湿度探头的空间；
空调产品的任何一面距离实验环境的墙必须大于1m以上；
该空调焓差实验室开始测试后，不允许人员进出所述空调焓差实验室，直至测试结束。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
第一预设时间和第二预设时间相同，或不同。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
空调室内机送风温度为17℃±1℃，送风相对湿度为60％±5％RH；
空调室内机送风温度为20℃±1℃，送风相对湿度50％±5％RH；
或，空调室内机送风温度为26℃±1℃/送风相对湿度34.4％±5％RH。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
根据获得的空调产品的能源使用率能效因子确定该空调产品投入数据中心使用后对数据中心PUE的影响。
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