王廷偉 劉建波 夏小平

南方電網(wǎng)綜合能源股份有限公司

0 引言

隨著當(dāng)今社會(huì)數(shù)字化經(jīng)濟(jì)需求的快速增長(zhǎng)，外加各地政府部門給予新興產(chǎn)業(yè)的大力扶持，使得數(shù)據(jù)機(jī)房規(guī)劃建設(shè)邁入蓬勃發(fā)展階段。

與此同時(shí)，應(yīng)該看到數(shù)據(jù)機(jī)房IT 設(shè)備發(fā)熱量較大，自身及輔助冷卻設(shè)備高能耗是制約行業(yè)發(fā)展的難題，因而綠色數(shù)據(jù)機(jī)房概念顯得尤為重要，必將成為未來發(fā)展趨勢(shì)。總的來說，綠色數(shù)據(jù)機(jī)房需從規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)管理、能源效率等方面來衡量是否能夠成為合格的綠色數(shù)據(jù)機(jī)房，核心始終是綠色節(jié)能。

鑒于此，對(duì)于通風(fēng)系統(tǒng)核心設(shè)備應(yīng)首先全熱交換機(jī)組，引入室外新風(fēng)與室內(nèi)排風(fēng)進(jìn)行熱、濕交換，保證室內(nèi)空氣品質(zhì)要求同時(shí)，大幅降低空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)冷負(fù)荷[1]，成為實(shí)現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)機(jī)房的重要一環(huán)。

1 項(xiàng)目情況

本項(xiàng)目數(shù)據(jù)機(jī)房位于南方某通信基地內(nèi),建筑面積約1548 m2，層高4.8 m，設(shè)有5 個(gè)功能房間，包括通信設(shè)備機(jī)房、通信電源室、通信電池室、監(jiān)控室、空調(diào)機(jī)房等，詳見圖1。

圖1 數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)部平面圖

考慮到經(jīng)濟(jì)性要求和低運(yùn)行PUE 值的設(shè)計(jì)目標(biāo)，數(shù)據(jù)機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用集中冷源空調(diào)系統(tǒng)（冷水機(jī)組+精密空調(diào)）方案，室內(nèi)側(cè)熱負(fù)荷集中區(qū)域安裝冷/熱通道隔離封閉單元。

機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)按照國(guó)家規(guī)范A 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，整層配置6 臺(tái)全熱交換機(jī)組，均安裝于通信設(shè)備機(jī)房吊頂內(nèi)，新、排風(fēng)出入口分散設(shè)計(jì)，引入室外新風(fēng)經(jīng)與排風(fēng)全熱交換后送入空調(diào)機(jī)組回風(fēng)口。

引入室外新風(fēng)，以用于維持機(jī)房?jī)?nèi)正壓環(huán)境，有利于保持機(jī)房?jī)?nèi)理想的空氣品質(zhì)，保持潔凈、衛(wèi)生，還稀釋室內(nèi)不斷產(chǎn)生的空氣污染物（由設(shè)備、人員、建筑材料等散發(fā)）。

1.1 數(shù)據(jù)機(jī)房等級(jí)劃分

根據(jù)《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50174-2017）》要求[2]，按照數(shù)據(jù)機(jī)房使用性質(zhì)、數(shù)據(jù)丟失或網(wǎng)絡(luò)中斷進(jìn)行劃分，數(shù)據(jù)機(jī)房應(yīng)可分為A、B、C 三級(jí)。

對(duì)標(biāo)設(shè)計(jì)規(guī)范細(xì)則，本項(xiàng)目定為A 級(jí)，主機(jī)房環(huán)境溫度和相對(duì)濕度，輔助區(qū)環(huán)境溫度、相對(duì)濕度（開機(jī)時(shí)）長(zhǎng)期保持22.5 ℃，52.7%左右，均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，詳見表1。

表1 A 級(jí)信息機(jī)房環(huán)境要求

同時(shí)，還滿足主機(jī)房應(yīng)維持的正壓，即主機(jī)房與其它房間、走廊的壓差不宜小于5 Pa，與室外靜壓差不宜小于10 Pa，且空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量已按照維持室內(nèi)正壓所需風(fēng)量進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.2 全熱交換機(jī)組

全熱交換機(jī)組是一種含有全熱換芯體的新風(fēng)、排風(fēng)換氣設(shè)備，也是一種高效節(jié)能的熱回收裝置，通過回收排風(fēng)中余熱對(duì)引入空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷，在新風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)或空調(diào)機(jī)組的表冷器進(jìn)行熱、濕處理之前，降低新風(fēng)焓值，將有效降低空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷，節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用，有效地解決了提高室內(nèi)空氣品質(zhì)與綠色節(jié)能之間的矛盾。

引入新風(fēng)量可按工作人員計(jì)劃或者維持室內(nèi)正壓所需風(fēng)量設(shè)計(jì)，新、排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備選型均選用新排風(fēng)一體機(jī)，室內(nèi)排風(fēng)和新風(fēng)分別呈正交叉方式流經(jīng)換熱器芯體時(shí)，由于氣流分隔板兩側(cè)氣流存在著溫差和蒸汽分壓差，兩股氣流通過分隔板時(shí)呈現(xiàn)傳熱傳質(zhì)現(xiàn)象，引起氣體之間全熱交換過程。

由前面敘述，引入室外新風(fēng)與室內(nèi)排風(fēng)全熱交換后，送至空調(diào)機(jī)組回風(fēng)口處。對(duì)此開展效益測(cè)算，若按照室內(nèi)2 人設(shè)計(jì)，新風(fēng)量40m3/h·人，引入新風(fēng)量80 m3/h，室內(nèi)環(huán)境選取溫度25.5 ℃，相對(duì)濕度55%，采用全熱交換機(jī)組，對(duì)于南方地區(qū)室外環(huán)境溫度較長(zhǎng)時(shí)間處于30～35 ℃，節(jié)省較為可觀的空調(diào)用電量。

參見圖2 所示，理想情況下，室內(nèi)、外溫差每增加1 ℃，相應(yīng)增加新風(fēng)冷卻能耗5%～10%，均可降低引入新風(fēng)所需空調(diào)能耗[3]。

圖2 理想情況下機(jī)組節(jié)能率測(cè)算

2 問題分析與改進(jìn)措施

縱觀多數(shù)數(shù)據(jù)機(jī)房項(xiàng)目，存在著不少系統(tǒng)性設(shè)計(jì)誤區(qū)，就本項(xiàng)目而言，通風(fēng)系統(tǒng)全熱交換機(jī)組布置位置存在設(shè)計(jì)缺陷，全熱交換機(jī)組布置在機(jī)房?jī)?nèi)，新、排風(fēng)管道穿入室內(nèi)側(cè)與其接駁，其中引入的新風(fēng)未與排風(fēng)全熱交換處理，且處于高熱高濕狀態(tài)（連續(xù)陰雨天），引入的新風(fēng)相對(duì)濕度持續(xù)大于90%，若風(fēng)管保溫存在局部缺陷，風(fēng)管長(zhǎng)期浸泡在A 類機(jī)房環(huán)境（溫度處于23 ℃），管壁溫度低于引入新風(fēng)的露點(diǎn)溫度，將不可避免產(chǎn)生微弱凝露，積少成多，呈流淌狀水體沿著風(fēng)管內(nèi)壁接口處滴入室內(nèi)，若接口下方正對(duì)服務(wù)器，不免產(chǎn)生設(shè)備宕機(jī)等事故。通風(fēng)系統(tǒng)局部如圖3 所示。

圖3 通風(fēng)系統(tǒng)局部平面圖

2020 年6 月1 日-10 月，項(xiàng)目所在地區(qū)陰雨連綿，室外環(huán)境溫度29 ℃，相對(duì)濕度90%以上，管道內(nèi)壁產(chǎn)生大量凝露，最終滴入通信設(shè)備內(nèi)部微模塊，造成設(shè)備電氣短路與燒毀。凝露區(qū)間如圖4 所示。

圖4 凝露過程焓濕圖

基于此，應(yīng)從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度出發(fā)，將全熱交換機(jī)組及新風(fēng)管移出數(shù)據(jù)機(jī)房，合理布置在公共區(qū)域吊頂內(nèi)，未經(jīng)預(yù)冷新風(fēng)流經(jīng)的管道便可遠(yuǎn)離機(jī)房?jī)?nèi)部，從根本上杜絕因風(fēng)管管壁凝露而形成的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)本項(xiàng)目建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將全熱交換機(jī)組及新風(fēng)管移出數(shù)據(jù)機(jī)房布置，如圖5 所示，利用外部公共空間吊頂，處理后新風(fēng)直接引入空調(diào)機(jī)房回風(fēng)側(cè)，不穿過機(jī)房通信設(shè)備區(qū)域。

圖5 改進(jìn)后新、排風(fēng)系統(tǒng)平面圖

3 結(jié)論

1）對(duì)于綠色數(shù)據(jù)機(jī)房，全熱交換機(jī)組已成為通風(fēng)系統(tǒng)的核心設(shè)備，節(jié)能效果較為可觀。

2）因潛在運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)，全熱交換機(jī)組應(yīng)移出數(shù)據(jù)機(jī)房布置，盡可能選用公共區(qū)域。

3）新風(fēng)管移出數(shù)據(jù)機(jī)房布置，預(yù)冷處理后直接引至空調(diào)機(jī)房進(jìn)行集中處理。