摘要 隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展，服務(wù)器集成度的提高，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的能耗急劇增加，這就要求數(shù)據(jù)中心的空調(diào)設(shè)計(jì)必須高效、節(jié)能、合理、經(jīng)濟(jì)，本文結(jié)合某工程實(shí)例淺談下數(shù)據(jù)中心空調(diào)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心 氣流組織 機(jī)房專用空調(diào) 節(jié)能措施

數(shù)據(jù)中心是容納計(jì)算機(jī)房及其支持區(qū)域的一幢建筑物或是建筑物中的一部分。數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的主要任務(wù)是為數(shù)據(jù)處理設(shè)備提供合適的工作環(huán)境，保證數(shù)據(jù)通信設(shè)備運(yùn)行的可靠性和有效性。本文結(jié)合工程實(shí)例淺析一下數(shù)據(jù)中心機(jī)房空調(diào)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和機(jī)房空調(diào)的節(jié)能措施。

一、冷源及冷卻方式

數(shù)據(jù)中心的空調(diào)冷源有以下幾種基本形式：直接膨脹風(fēng)冷式系統(tǒng)、直接膨脹水冷式系統(tǒng)、冷凍水式系統(tǒng)、自然冷卻式系統(tǒng)等。

數(shù)據(jù)中心空調(diào)按冷卻方式主要為三種形式：風(fēng)冷式機(jī)組、水冷式機(jī)組以及雙冷源機(jī)組。

二、空調(diào)設(shè)備選型

（1）空氣溫度要求

我國《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB50174—2008 ） 中規(guī)定：電子信息系統(tǒng)機(jī)房劃分成 3級。對于A級與B級電子信息系統(tǒng)機(jī)房，其主機(jī)房設(shè)計(jì)溫度為2 3±1°C，C級機(jī)房的溫度控制范圍是1 8—2 8°C 。

（2）空氣濕度要求

我國《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174—2008 ） 中規(guī)定：電子信息系統(tǒng)機(jī)房劃分成3級。對于A級與B級電子信息系統(tǒng)機(jī)房，其主機(jī)房設(shè)計(jì)濕度度為40—55%，C級機(jī)房的溫度控制范圍是40—60%。

（3）空氣過濾要求

在進(jìn)入數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)備前，室外新風(fēng)必須經(jīng)過濾和預(yù)處理，去除塵粒和腐蝕性氣體?？諝庵械膲m粒將影響數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)備運(yùn)行。

（4）新風(fēng)要求

數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)必須提供適量的室外新風(fēng)。數(shù)據(jù)通信機(jī)房保持正壓可防止污染物滲入室內(nèi)。

三、氣流組織合理布置

數(shù)據(jù)中心的氣流組織形有下送上回、上送側(cè)回、彌漫式送風(fēng)方式。

1.下送上回

下送上回是大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房常用的方式，空調(diào)機(jī)組送出的低溫空氣迅速冷卻設(shè)備，利用熱力環(huán)流能有效利用冷空氣冷卻率，如圖1所示為地板下送風(fēng)示意圖：

圖1地板下送風(fēng)示意圖

數(shù)據(jù)中心內(nèi)計(jì)算機(jī)設(shè)備及機(jī)架采用“冷熱通道”的安裝方式。將機(jī)柜采用“背靠背，面對面”擺放。在熱空氣上方布置回風(fēng)口到空調(diào)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高制冷效果。

2.上送側(cè)回

上送側(cè)回通常是采用全室空調(diào)送回風(fēng)的方式，適用于中小型機(jī)房。空調(diào)機(jī)組送風(fēng)出口處宜安裝送風(fēng)管道或送風(fēng)帽。回風(fēng)可通過室內(nèi)直接回風(fēng)。如圖2所示為上送側(cè)回示意圖：

圖2上送側(cè)回示意圖

四、節(jié)能措施

1、選擇合理的空調(diào)冷源系統(tǒng)方式

在節(jié)能型數(shù)據(jù)中心空調(diào)冷源形式的選擇過程中，除了要考慮冷源系統(tǒng)形式的節(jié)能性以外，還要綜合考慮數(shù)據(jù)中心的規(guī)模、數(shù)據(jù)中心的功率密度、數(shù)據(jù)中心的投資規(guī)模、工作人員的維護(hù)能力、數(shù)據(jù)中心所在地的氣候條件以及數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)條件等。

2、設(shè)計(jì)合理的室內(nèi)空氣溫濕度

越低的送風(fēng)溫度意味著越低的空調(diào)系統(tǒng)能量利用效率。筆者認(rèn)為冷通道設(shè)計(jì)溫度為l5—22℃，熱通道為25—32℃。

3、提高氣流組織的效率

數(shù)據(jù)中心空調(diào)氣流組織應(yīng)盡量避免擴(kuò)散和混合。在數(shù)據(jù)中心機(jī)房內(nèi)提高氣流組織的效率就要避免冷熱空氣的混合，使空調(diào)產(chǎn)生的冷量能夠充分被計(jì)算機(jī)設(shè)備利用更好地來冷卻CPU和各種芯片。

五、案例論述：

1 項(xiàng)目概述

該項(xiàng)目位于青島市，總建筑面積為21915m2，地下一層，地上四層，數(shù)據(jù)機(jī)房位于地下室部分和首層，IDU機(jī)房及輔助用房總建筑面積約為5000 m2。其中包括五個(gè)IDU機(jī)房、一個(gè)核心機(jī)房、一個(gè)UPS機(jī)房、一個(gè)低壓配電室、一個(gè)高壓配電室和一個(gè)電池間。見圖3首層空調(diào)平面布置圖。

圖3首層空調(diào)平面布置圖

2 設(shè)計(jì)參數(shù)及空調(diào)方案分析.

2.1 室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)（見表1）

2.2 機(jī)房空調(diào)冷負(fù)荷的構(gòu)成

機(jī)房空調(diào)負(fù)荷包括：由機(jī)房內(nèi)設(shè)備的散熱、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱、通過外窗進(jìn)入的太陽輻射熱、人體散熱、照明裝置散熱引起的負(fù)荷，新風(fēng)負(fù)荷及伴隨各種散濕過程產(chǎn)生的潛熱負(fù)荷。該項(xiàng)目的設(shè)備散熱量為3105 KW，加上UPS間設(shè)備散熱量及圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷后，需由機(jī)房專用空調(diào)承擔(dān)的冷負(fù)荷約為3405KW。

2.3 空調(diào)系統(tǒng)冷源及水系統(tǒng)

空調(diào)冷源采用待自然冷卻的功能風(fēng)冷冷水機(jī)組，本項(xiàng)目采用四臺冷量為1200KW的待自然冷卻的風(fēng)冷冷水機(jī)組（三用一備）。冷凍水采用一次泵系統(tǒng)變流量運(yùn)行，冷凍水供回水溫度為10/15°C。精密空調(diào)機(jī)組自帶電動(dòng)三通閥，冷凍水管道設(shè)計(jì)成環(huán)路，及按照雙路設(shè)計(jì)。

2.4空調(diào)方式

（1）IDU機(jī)房： 精密空調(diào)機(jī)組安裝在IDU機(jī)房內(nèi)，同機(jī)架排列方向垂直，冗余配置?？照{(diào)室內(nèi)末端向活動(dòng)地板下供應(yīng)冷卻空氣，并通過有孔地板或格柵風(fēng)口根據(jù)機(jī)架和設(shè)備的需要向冷通道內(nèi)輸送冷卻空氣。熱通道內(nèi)出來的回流熱空氣通過機(jī)柜上部空間回至空調(diào)室內(nèi)末端。

（2）核心機(jī)房：核心機(jī)房采用2臺制冷量160.4kw的精密空調(diào)機(jī)組，由于核心機(jī)房C列內(nèi)安裝有高熱密度機(jī)柜，額定功耗在18kW。

3 空調(diào)自控系統(tǒng)

3.1空調(diào)房間的溫度控制

精密空調(diào)自帶現(xiàn)場控制器（DDC）根據(jù)房間溫度信號控制變頻器調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，通過調(diào)節(jié)送風(fēng)量使室溫恒定。

3.2冷凍機(jī)根據(jù)用戶端的負(fù)荷和機(jī)器運(yùn)行供冷能力自動(dòng)選擇冷凍機(jī)運(yùn)行臺數(shù)，滿足末端用冷需求。

4 節(jié)能環(huán)保

采用帶自然冷卻的冷水機(jī)組，可起到良好的節(jié)能效果；采用高效率的冷水機(jī)組、水泵，從設(shè)備自身降低能耗；空調(diào)冷凍水泵、精密空調(diào)風(fēng)機(jī)采取調(diào)速措施，降低能耗；提高冷凍水供、回水溫度，從而提高冷凍機(jī)運(yùn)行效率；適當(dāng)增大冷凍水的供、回水溫差，以減小水泵流量從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能；空調(diào)系統(tǒng)設(shè)有完備的自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的智能化運(yùn)行，可靠、節(jié)能；冷水機(jī)組、水泵等選用低噪聲設(shè)備，其進(jìn)出口接管處均設(shè)置柔性接管，底部設(shè)置減振臺座或橡膠減振墊；空調(diào)系統(tǒng)供回水管均采用難燃型閉泡橡塑絕熱材料保溫，可靠、保溫效果好，風(fēng)管絕熱層最小熱阻為0.80m2K/W。

結(jié)語：

計(jì)算機(jī)空調(diào)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)房設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，該系統(tǒng)必須保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠連續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行，排除計(jì)算機(jī)設(shè)備及其他熱源所發(fā)出的余熱，維持機(jī)房內(nèi)恒溫恒濕的要求。如何保證機(jī)房內(nèi)的溫度、濕度、潔凈度和氣流速度符合要求，主要依靠機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

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