洪宇翔（南京邁燕房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 江蘇 南京 210000）

關(guān)鍵字：設備選型；群控設置；節(jié)能

0 引言

隨著信息化社會高速發(fā)展，中國大力實施網(wǎng)絡強國戰(zhàn)略、大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略和互聯(lián)網(wǎng)加行動計劃，數(shù)據(jù)中心進入了一個高速蓬勃的建設階段。數(shù)據(jù)中心是全球協(xié)作的特定網(wǎng)絡，用于在因特網(wǎng)網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施上傳遞，加速，展示計算，存儲數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)中心作為一個高耗能高精密的信息載體，需要全年制冷，能耗巨大，因此節(jié)能和穩(wěn)定成為數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)設計，施工，運維一個全生命周期的指導思想。

1 項目簡介

南京市某數(shù)據(jù)中心，總建筑面積3.1 萬m2，地上8 層，地下2 層，擬建3300 個機柜，按照A 級機房標準設計?？照{(diào)系統(tǒng)設置5 臺離心機組（2 臺1000 冷噸低壓變頻，2 臺2200 冷噸高壓機組，1 臺1700 冷噸高壓機組），10 臺橫流開式冷卻塔，2 套冰蓄冷設備、4 臺板換及相關(guān)配套水泵。首期運行1~3 層，二期運行4~8 層。該項目位于長江中下游，冬季時間較短（全天溫度小于8.5℃時間），約45~60 天采用冷卻塔進行全熱交換方式進行空調(diào)制冷。

2 設備選型

空調(diào)系統(tǒng)主要用電設備為：空調(diào)機組、水泵、冷卻塔等，且數(shù)據(jù)中心空調(diào)機房用電約占項目整體用電負荷的25%，因此合理選擇設備至關(guān)重要?？照{(diào)機組采用離心機組，設置3 臺高壓機組和2臺低壓機組，其中1700 冷噸機組為備用機組。數(shù)據(jù)中心空調(diào)機組一年使用時間約10 個月，負荷相對比較固定，只有在過渡季節(jié)和早晚溫差會存在部分負荷變化，建議選擇一級能效空調(diào)機組。以1700 冷噸機組為例，本次選用1 級能效空調(diào)機組（COP 值6.4），而2 級能效空調(diào)機組（COP 值6.1），價差5%左右，經(jīng)測算大約3~5 年就可以收回投資成本?？照{(diào)機組電壓等級不同，機組啟動方式有所區(qū)別，高壓機組啟動和運行電流較小，建議采用電抗啟動以節(jié)約造價；低壓機組啟動電流大，建議采用變頻啟動，減少對電網(wǎng)沖擊。

水泵主要涉及冷凍泵、冷卻泵和補水泵，功率比較大。本項目冷凍泵功率為：75KW、132KW、200KW；冷卻泵功率為75KW、160KW；補水泵功率為：2.2KW、37KW；其中冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔補水泵(37KW) 屬于持續(xù)負荷，是根據(jù)壓力、溫度調(diào)整泵的轉(zhuǎn)速，宜選用變頻控制、高能效電機。

冷卻塔是空調(diào)系統(tǒng)降低能效重要設備，夏季冷卻塔主要用于冷卻主機，在冬季采用全熱交換進行空調(diào)制冷。該設備主要通過風機運行散熱，風機運行效率是根據(jù)冷卻水供回水溫差進行變頻控制，特別是冬季能耗降低較為明顯，宜選用變頻控制、高能效電機。

3 群控設置及節(jié)能

數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)運行的效果很大程度上取決于群控的設計，因此理解設備原理及相關(guān)參數(shù)，領(lǐng)會暖通設計意圖，運用自動化控制方式，三者結(jié)合才能實現(xiàn)群控系統(tǒng)人工智能。

3.1 系統(tǒng)運行基本邏輯

（1） 夏季系統(tǒng)啟動順序：冷卻塔進出水電動閥—冷機的電動閥—冷機冷凍及冷卻側(cè)進入主管的切換電動閥—冷卻水泵—冷凍水泵—冷卻塔風機—冷機；系統(tǒng)停車順序：冷機—冷卻塔風機—冷凍水泵—冷卻水泵—冷機冷凍及冷卻側(cè)進入主管的切換電動閥—冷機的電動閥及相應冷卻塔進出水電動閥。

（2） 冬季運行模式相對簡單，取消冷機，調(diào)整為板換進行換熱，其它順序與夏季基本相同。在實施過程中，需依據(jù)暖通設計圖紙以及設備運行參數(shù)進行延遲啟動，一般設置延遲時間5~10秒，具體需在模擬運行和聯(lián)機試運行中確定。

3.2 設備切換及加減機功能

為使水泵、空調(diào)機組、冷卻塔壽命周期利用最大化，利用等壽命運行原則，采用軟件程序記錄設備運行時間，選擇運行時間短的設備作為下一次啟動對象以達到延長壽命的目。這樣設計方式相對簡單，從長遠看，選擇隨機時間切換比固定時間切換程序和邏輯上簡單，穩(wěn)定性高。對于空調(diào)冷負荷比較固定時，設備無法實現(xiàn)切換功能，建議當設備運行時間較長設置提示要求半自動和手動切換機組。設備加減功能：合理分配負荷，加強設備運行效率，延長設備壽命周期。以冷水機組為例：大部分冷水機組采用的加減機組方式是以供回水溫差計算制冷量，來確定是否需要加減機組。這樣做法理論上合理，但是溫度傳感器自身存在誤差以及使用老化的問題，因此隨著時間推移將影響制冷量準備性，影響加減機組設置。該項目空調(diào)機組為離心式空調(diào)機組，采用變頻或?qū)Я魅~片調(diào)節(jié)空調(diào)制冷量，機組的最佳工況為30%~90%，并根據(jù)機組自帶控制柜采集運行效率參數(shù)進行設置，在設備最佳工況范圍外運行10min 以上后自動加減載機組。該方式數(shù)據(jù)準確度高，穩(wěn)定性好，但需要廠家開放部分協(xié)議。冷卻塔一般采用多模塊機組，數(shù)據(jù)中心冷卻塔數(shù)量較多，采用設備運行效率參數(shù)加減設備的邏輯關(guān)系比較復雜，所以采用冷卻水供水溫差階梯范圍確定加減功能。

3.3 變頻控制

變頻是節(jié)能的主要手段，但是不合理的變頻將產(chǎn)生安全事故。冷卻水泵和冷卻塔補水泵適合采用變頻控制，而冷凍泵變頻控制的節(jié)能效果一般。以冷凍泵為例，空調(diào)機組制冷量根據(jù)供回水溫差調(diào)節(jié)，冷凍泵運行需滿足最不利壓力確保揚程無余量。最不利點若在頂層，冷凍泵采用設計揚程和流量工作，接近工頻運行；若在其它層，最不利點壓力發(fā)生變化，將采用變頻調(diào)整葉輪轉(zhuǎn)速滿足最不利點的壓力，因此僅在數(shù)據(jù)中心初期冷凍泵變頻會產(chǎn)生節(jié)能效果。最不利點在樓層末端，采集此處節(jié)點信號傳輸距離遠，穩(wěn)定較差，需折算泵出口壓力，即出口壓力=工作壓力+末端靜壓力+水力損失。

3.4 設備運行監(jiān)控及處理

設備運行狀態(tài)監(jiān)控主要目的是對設備故障一個預控過程。大部分項目都會對設備溫度、流量、壓力、電流、電壓等參數(shù)進行監(jiān)控，發(fā)生與預設值不符時將自動報警，出線嚴重偏離將自動或手動方式退出，并啟動備用機組，而傳感器件和電動閥僅限于對開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控。本次增設對傳感器和電動閥電源監(jiān)控，每層設置專門電源控制箱，監(jiān)控出線開關(guān)電源狀態(tài)，減少傳感器和電動閥失電對群控系統(tǒng)的影響。電源控制箱同時具備手自動關(guān)閉電動閥功能，在群控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時候，可以進行就地切換?？照{(diào)機房輔助用電（冷凍泵、冷卻泵、群控用電）采用UPS 供電，所以本項目將UPS 和電池運行狀態(tài)載入群控平臺，防止出現(xiàn)UPS 故障導致空調(diào)系統(tǒng)癱瘓。在樓層設置電動閥門和壓力傳感器，若樓層空調(diào)出現(xiàn)爆管或者影響其他樓層將通過自動或者手動立刻切除閥門。設備運行監(jiān)控具備預警功能，只有詳細了解設備參數(shù)，全面加強監(jiān)測，方可提高空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

綜上所述，只有合理設備選型，理解設備原理及參數(shù)，領(lǐng)會暖通設計意圖，運用自動化控制理論，才能加強數(shù)據(jù)中心空調(diào)機房群控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進一步提高空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效果。