基于Tmsys的数据中心湖水源自然冷却系统的模拟研究

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1、学校代号10532学号S1501W0003分类号TU831.6密级公开工程硕士学位论文基于Trnsys的数据中心湖水源自然冷却系统的模拟研究学位申请人姓名雷奥君培养单位土木工程学院导师姓名及职称张泉教授周涛教授级高工学科专业建筑与土木工程研究方向建筑节能与控制优化论文提交日期2018年5月12日学校代号：10532学号：S1501W0003密级：公开湖南大学工程硕士学位论文基于Trnsys的数据中心湖水源自然冷却系统的模拟研究学位申请人姓名：雷奥君导师姓名及职称：张泉教授周涛教授级高工培养单位：土木工程学院专业名称：

2、建筑与土木工程论文提交日期：2017年5月12日论文答辩日期：2017年5月15日答辩委员会主席：李念平教授StudyofthesimulationforcoolingsystemusinglakewatersourceinDataCenterbasedonTrnsysbyLEIAojunB.E.(NortheastForestUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngin

3、eeringinHeating,VentilatingandAirConditioningEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorsProfessorZHANGQuanandSeniorEngineerZHOUTaoMarch,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，论文中不包含任何其他人个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重

4、要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年

5、月日导师签名：日期：年月日I工程硕士学位论文摘要目前，我国即将步入大数据、云计算时代，移动互联网、物联网、云计算等业务量持续增长，使得数据中心需求量不断增加。2016年，中国数据中心市场总规模已达714.5亿元。数据中心内布置了大量服务器等IT设备，核心部件半导体是高发热量元件，需要巨大冷量来维持机房热环境，致使冷却系统能耗是普通公共建筑25倍到30倍。同时，随着IT技术的迅速发展，CPU功率密度也在不断增长，数据中心高热密度程度不断上升。因此，数据中心的节能减排势在必行，自然冷却技术通过对于自然冷源的利用，极大地减

6、少了冷水机组的运行时间，提高了数据中心能源利用效率，是较为高效的解决方案，目前得到了广泛关注。本文研究对象是数据中心湖水源自然冷却系统，对比研究了相对于传统机械制冷系统及冷却塔供冷系统的节能效果，并进一步以能耗最低为目标，分析优化了湖水源自然冷却系统的运行状态。首先，利用Trnsys软件建立冷却系统中冷水机组、冷却塔、冷冻泵、冷却泵、湖水泵、板式换热器等模块，同时加入必要的控制模块及其他辅助模块，搭建了三种不同冷源系统的仿真平台。其次，利用Trnsys仿真平台进行了模拟，分析湖水源自然冷却系统的节能率。模拟结果表明：

7、湖水源自然冷却系统相对于传统机械制冷系统、冷却塔供冷系统的节能率分别为38.6%和34.7%。利用湖水进行自然冷却的数据中心能源利用效率PUE为1.23，与传统机械制冷系统（PUE为1.34）相比，是一个很大的进步。最后，利用湖水源自然冷源系统的Trnsys仿真平台，分析了该冷却系统的运行参数对冷却系统能耗分布的影响；以能耗函数为目标函数，通过模拟仿真确定系统的最佳送风温度和冷冻水供水温度。模拟结果表明：该系统全年能耗随机房送风温度与冷冻水温度温差设定值的增大先减小后增大，能耗均在温差为7℃时达到最小。给定设定温差为

8、7℃，优化送风温度设定值，从而确定系统的最佳运行状态点，即为送风温度设定值Tsa=21℃，冷冻水供水温度设定值Tchw,s=14℃。当湖水源自然冷却系统处于最佳运行状态点时，其运行能耗相比优化前（Tchw,s=12℃、Tsa=18℃）节能34.3%，相比于传统制冷系统节能59.7%。关键词：自然冷却技术；湖水源；冷却塔供冷；节能率；参数优化II