王 韜

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哈南數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

王 韜

（江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司 南京 210000）

根據(jù)數(shù)據(jù)中心特殊的使用要求和運行特點，主要從空調(diào)系統(tǒng)的安全性和節(jié)能性兩個方面介紹了空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)及末端系統(tǒng)的設(shè)計。

數(shù)據(jù)中心；安全性；節(jié)能

0 工程概況

本工程用地面積：19863.0m2，工程一期通訊機(jī)房A1，遠(yuǎn)期油機(jī)房B2，遠(yuǎn)期輔助用房B3，遠(yuǎn)期油機(jī)房B4，遠(yuǎn)期通信機(jī)房B5。本期機(jī)房樓A1總建筑面積9600.0m2，機(jī)房樓地上4層，建筑高度22.42m，功能為通訊機(jī)房滿足國標(biāo)A級及TIRⅢ標(biāo)準(zhǔn)。

1 空調(diào)冷熱源

本工程A1機(jī)樓設(shè)計冷負(fù)荷4792kW，遠(yuǎn)期B5機(jī)樓預(yù)估冷負(fù)荷7071kW。本項目制冷機(jī)房設(shè)于A1機(jī)樓一層，采用4臺1200RT/臺高壓離心機(jī)組（其中1臺為備用機(jī)組），1臺500RT/臺螺桿式冷水主機(jī)。冷凍水泵及冷卻水泵各為5臺與制冷機(jī)組一一對應(yīng)，采用UPS保障；5臺低噪聲開式冷卻塔與制冷機(jī)組一一對應(yīng)設(shè)于四層屋面，該工程另設(shè)5臺板式換熱器與制冷機(jī)組一一對應(yīng)用于冬季免費制冷。

2 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

根據(jù)設(shè)備對工作環(huán)境的要求，為確保設(shè)備在正常情況和極限情況下都能穩(wěn)定可靠地工作，故不同等級的機(jī)房室內(nèi)設(shè)計參數(shù)宜按《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計規(guī)范》要求設(shè)計如表1所示。

本工程主機(jī)房的溫、濕度執(zhí)行A級，基本工作間可根據(jù)設(shè)備要求按A、B兩級執(zhí)行，其他輔助房間應(yīng)按工藝要求確定。

3 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

3.1 空調(diào)水系統(tǒng)

考慮到機(jī)房的安全性要求滿足國標(biāo)A級及TIRⅢ標(biāo)準(zhǔn)，本工程冷凍水供回水溫度為12/17℃，空調(diào)管路采用雙管路的閉式循環(huán)系統(tǒng)，由立管和水平管組成，主干管采用異程式布置，各支管安裝平衡閥；冷凍水系統(tǒng)由定壓罐進(jìn)行系統(tǒng)定壓；冷卻水系統(tǒng)與主機(jī)一一對應(yīng)，兩路補(bǔ)水分別接自市政給水管網(wǎng)和冷卻水蓄水池。設(shè)備、閥門、管道等承壓能力均為1.0MPa?？紤]到后期擴(kuò)容便利，大樓主干管均為一次性建設(shè)到位（包括立管及水平管）。A1機(jī)樓制冷機(jī)房至B5機(jī)樓的室外冷凍水管道采用管溝方式敷設(shè)。

圖1 空調(diào)主系統(tǒng)原理

表1 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

3.2 空調(diào)末端系統(tǒng)

為降低機(jī)房PUE及數(shù)據(jù)中心運行成本，提高數(shù)據(jù)機(jī)房的經(jīng)濟(jì)效益，本工程綜合考慮節(jié)能、安全、投資成本、技術(shù)成熟度、客戶接受度等多種因素，綜合考慮末端空調(diào)方案。

本工程空調(diào)方式配置方案如下：

（1）7kW機(jī)柜機(jī)房：采用熱管背板空調(diào)。

（2）4kW機(jī)柜機(jī)房：采用傳統(tǒng)的冷凍水型機(jī)房專用空調(diào)，地板下送風(fēng)封閉冷通道。

（3）電力電池室、變配電室：采用傳統(tǒng)的冷凍水型機(jī)房專用空調(diào)，風(fēng)管定點上送風(fēng)方式。

4 工程設(shè)計特點

4.1 安全性

由于數(shù)據(jù)中的空調(diào)系統(tǒng)一旦因故障或斷電停止運行將造成服務(wù)器因過熱而停機(jī)，將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，所以空調(diào)系統(tǒng)的安全運行尤為重要。本工程主要從以下幾個方面保障制冷系統(tǒng)的安全性。

（1）制冷主機(jī)與末端空調(diào)的冗余以保證任意一臺主機(jī)或末端在因故障停機(jī)的情況下保持制冷量不變。本項目制冷主機(jī)采用4臺1200RT高壓離心機(jī)組（其中1臺為備用機(jī)組），1臺500RT螺桿式冷水主機(jī)。末端采用+1備份方式，對每個模塊機(jī)房若主用末端機(jī)組數(shù)量≤5臺，備份機(jī)組數(shù)量設(shè)置1臺，若主用末端機(jī)組數(shù)量＞5臺，備份機(jī)組數(shù)量設(shè)置2臺。

（2）空調(diào)水系統(tǒng)干管及末端管路均采用雙管路的閉式循環(huán)系統(tǒng)，已保證管路中任意一路出現(xiàn)故障均可切換至另一路運行。

（3）為保障因市電斷電而柴油發(fā)電機(jī)組和空調(diào)水系統(tǒng)未啟動情況下的不間斷供冷需求，采用閉式蓄冷罐保障15分鐘的不間斷冷源，本期A1機(jī)樓及遠(yuǎn)期B5機(jī)樓兩棟數(shù)據(jù)中心蓄冷罐總?cè)莘e約為500m3，共設(shè)置3個蓄冷罐，單個蓄冷罐容積為167m3（本期建設(shè)完成），安裝于室外。冷凍水泵采用UPS保障不間斷供電。

（4）為保障當(dāng)?shù)厥姓┧Ｋ畷r12小時的冷卻塔補(bǔ)水，設(shè)計冷卻水蓄水池，A1、B5機(jī)樓蓄水池總?cè)莘e約為500m3，置于地下。

4.2 系統(tǒng)節(jié)能

數(shù)據(jù)中心能耗巨大，其能耗主要包括主設(shè)備耗電、空調(diào)系統(tǒng)耗電、電源系統(tǒng)耗電和其他耗電。其中空調(diào)系統(tǒng)能耗在數(shù)據(jù)中心能耗占比約45%，因此降低空調(diào)能耗對降低數(shù)據(jù)中心PUE至關(guān)重要。本工程主要從以下兩個方面降低空調(diào)能耗。

（1）提高冷凍水供回水溫度，由于數(shù)據(jù)機(jī)房的冷負(fù)荷基本為顯熱冷負(fù)荷，因此本工程采用12～17℃高溫冷凍水，可以使水冷機(jī)組COP值可從5.5提高至7.0，預(yù)計系統(tǒng)節(jié)能5～10%。

（2）自然冷卻技術(shù)，哈爾濱全年室外平均溫度低，自然冷源利用條件優(yōu)越。本工程采用冷卻塔間接供冷方式利用室外自然冷源。在原有系統(tǒng)上串聯(lián)板式換熱器，并增加切換管路和閥門。當(dāng)室外濕球溫度低于6℃時，關(guān)閉冷水機(jī)組，完全采用自然冷卻。系統(tǒng)斷開與冷水機(jī)組的連接，切換到直接與板式換熱器連接，通過板式換熱器換熱直接帶走室內(nèi)熱量。

表2 各工況運行時長

從表2可以看出，空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)全部自然冷卻的小時數(shù)為4571，超過全年空調(diào)運行時間的50%。

圖2 冷水機(jī)組和板式換熱器串聯(lián)示意圖

5 結(jié)語

通過對該工程暖通空調(diào)的設(shè)計，筆者深刻體會到設(shè)備的運行安全和節(jié)能對于數(shù)據(jù)中心這種面負(fù)荷高、不間斷運行建筑的重要性。因此在設(shè)計過程中需嚴(yán)格滿足國標(biāo)A級關(guān)于系統(tǒng)安全性的要求并充分考慮系統(tǒng)在設(shè)備故障、停水、停電狀況下的不間斷運行。在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計上盡可能多的采用節(jié)能措施如提高冷凍水供回水溫度，冬季免費供冷，采用節(jié)能設(shè)備等。

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Air Conditioning System Design for the Hanan Data Center

Wang Tao

( Jiangsu Post & Telecommunications Planning Design Institute Co., Ltd, Nanjing, 210000 )

According to the special requirements and operation characteristics of the data center, this paper mainly introduces the design of air conditioning main system and terminal system from two aspects of safety and energy saving.

data center; safety; energy saving

1671-6612（2018）06-613-03

TU831

A

王 韜（1984-），男，工學(xué)碩士，工程師，主要從事暖通設(shè)計工作，E-mail：woowkaka@qq.com

2018-02-26