內(nèi)蒙廣電數(shù)據(jù)中心暖通空調(diào)設計

李西會

摘? 要： 某廣電單位數(shù)據(jù)中心風冷冷凍水空調(diào)空調(diào)系統(tǒng)設計。 關鍵詞： 空調(diào)設計;數(shù)據(jù)中心規(guī)劃;數(shù)據(jù)中心空調(diào)設計

1 工程概況

本工程位于內(nèi)蒙古呼和浩特，所在建筑為鋼筋混凝土框架結構，耐 火等級一級， 建筑為高度為23.25m ，地上4層， 無地下室。總建筑面積約 5200m2 。建筑功能：一層主要為UPS配電室及電池室，二層設置行政辦 公、監(jiān)控室及主機房，三四層為主機房，屋面為設備放置區(qū)。建筑機房建 設等級為電子信息機房A級，共設置892面機柜，單機柜功率2.5～4KW。

2 主要房間設計參數(shù)

3 系統(tǒng)負荷

本工程工藝空調(diào)系統(tǒng)計算冷負荷為2649KW。

4 空調(diào)冷源

數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)作為影響數(shù)據(jù)中心整體節(jié)能與否的主要系統(tǒng)，合 理選擇空調(diào)系統(tǒng)是本項目實現(xiàn)節(jié)能的關鍵措施。目前常用的空調(diào)系統(tǒng)有： 集中空調(diào)冷水系統(tǒng)+冷水型恒溫恒濕空調(diào)、風冷恒溫恒濕空調(diào)機系統(tǒng)、水冷空調(diào)系統(tǒng)+干冷器等。第一種系統(tǒng)制冷能效比較高，系統(tǒng)整體的能效比 一般可達4.0以上，適用于大型機房，系統(tǒng)的整體性能較好，可進行集中 調(diào)控。第二種系統(tǒng)適用于有室外機放置位置的通信機房，由于風冷恒溫恒 濕空調(diào)機不需接冷水管，所以可直接安裝在通信機房內(nèi)，但規(guī)模較大時往 往需要大面積的室外機放置區(qū)域。第三種系統(tǒng)為了解決防凍問題，需要在 整個系統(tǒng)充注乙二醇溶液，由于乙二醇溶液的密度及黏度問題會增加春秋 季、夏季等季節(jié)的能耗。在設計空調(diào)系統(tǒng)時要綜合考慮當?shù)貧鉁亍⑾到y(tǒng)負 荷、現(xiàn)場條件等多方因素，選擇合適的系統(tǒng)。本項目位于呼和浩特，溫 度在2℃以下的時間達3315h，為了最大限度的利用當?shù)刈匀焕鋮s條件， 且考慮當?shù)厮Y源并不充沛，因此選用集中空調(diào)冷水系統(tǒng)+冷水型恒溫恒 濕空調(diào)，冷機選用帶自然冷卻功能的風冷螺桿機組。單臺機組制冷量為 1380KW，共配置3臺， 2+1冗余配置，冷凍水供回水溫度為12/18℃，所選 機組應能在呼和浩特極端溫度（ -30.5～38.5℃）條件下輸出設計制冷量， 并能夠安全啟停，機組置于屋面。

5 空調(diào)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心機房中有大量的服務器、交換機、路由器、磁介質(zhì)等電子設 備，這些設備工作時會產(chǎn)生熱量，而環(huán)境溫度過高，容易使設備散熱不暢導致失靈宕機，因此選擇安全、高效的空調(diào)系統(tǒng)顯得尤為重要。目前，大 部分數(shù)據(jù)中心的末端選擇精密空調(diào)+高架地板形式，設有獨立的物理房間放 置精密空調(diào)，利用高架地板與地面隔成下送風通道，花紋開孔地板作為風 口，送風至機柜正面。一般來講，使用精密空調(diào)的機房均采用冷通道封閉 形式。風墻空調(diào)曾經(jīng)在數(shù)據(jù)中心風靡過一段時間，也曾被幾家知名數(shù)據(jù)中 心選用。風墻同樣是利用獨立的物理空間放置空調(diào)設備，利用IT機房與空 調(diào)機房中間的這面墻作為整面送風口，直接送風至IT機房。一般來講，這樣 的機房采用熱通道封閉形式。行間空調(diào)相比前幾種空調(diào)形式更節(jié)省層高， 同時也是很多高密度機房所選的一種形式，將空調(diào)間隔裝置于IT機柜中間， 就近于IT機柜間布置空調(diào)柜，給IT機柜降溫。微模塊則是將行間空調(diào)與IT機 柜、 PDU、列頭柜等集成一體的模式。就功能性而言，三種空調(diào)的形式均可 滿足機房的溫度控制需求，從系統(tǒng)的氣流組織方面看，精密空調(diào)+高架地板 的實施更利于風系統(tǒng)的均流擴散，它利用了地板與樓板之間作為送風靜壓 箱，送風系統(tǒng)壓損平均，并可通過可調(diào)風口等形式平衡風量，也被大部分 機房所選擇;風墻空調(diào)采用直接送風形式，送風氣流較順暢，管網(wǎng)系統(tǒng)壓 損較小，且風墻為可定制化產(chǎn)品，風量與冷量的匹配可調(diào)性強，適用于各 種不同密度機柜的機房，但風墻空調(diào)系統(tǒng)同樣存有近空調(diào)側的機柜的吸風 量有限這一問題也不可忽視;行間空調(diào)的氣流組織最為有利，但與IT機柜平 行布置，也存在風系統(tǒng)的就近避遠原則，風量平衡調(diào)節(jié)性差。本項目由于 層高較低，空調(diào)采用行間空調(diào)，最大限度的利用空間的同時，由于氣流回 路較短更節(jié)約風機能耗。主機房布置多個通道封閉，采用冷通道封閉，并 按照冷通道為獨立單元設置行間空調(diào)備份， N+1冗余配置。

6 不間斷供冷

意外停電是數(shù)據(jù)中心宕機的最主要原因，宕機將導致重大事故和巨大 的經(jīng)濟損失。數(shù)據(jù)中心停電后，由于柴油發(fā)電機和冷水機組啟動時間的延 遲，數(shù)據(jù)中心的溫度將迅速上升，極有可能超過服務器運行的極限溫度， 導致宕機。不間斷供冷是數(shù)據(jù)中心為了防止停電后導致供冷中斷的一項重 要技術，本項目通過設置冷凍水蓄冷罐，末端空調(diào)、循環(huán)水泵及控制系統(tǒng) 設置UPS供電實現(xiàn)不間斷供冷。蓄冷罐共設置1個，有效容積105m3 ，采用 閉式承壓蓄冷罐，蓄冷罐位于大樓西側地面，立式安裝。

7 加濕系統(tǒng)

本工程采用獨立的濕膜加濕，實現(xiàn)機房溫、濕度獨立控制及節(jié)約能耗 的。濕膜加濕器工作原理是將水箱中的水輸送到加濕器頂部的淋水器，水均 勻地淋到濕膜的頂部，淋水器確保水均勻分配到濕膜材料上，水沿濕膜材料 向下滲透，淋濕濕膜內(nèi)部的所有表面，同時被濕膜材料吸收，形成均勻的水 膜.當干燥的風通過濕膜材料時， 干燥的空氣和濕潤的濕膜表面有較大面積 的接觸， 從而達到較大的水份蒸發(fā)量。大量水分子隨風送入需加濕的空間， 使空氣的濕度增加，從而達到加濕的目的。運行過程中僅有一個水泵和風機 耗電，因此相比精密空調(diào)自帶的電熱式加濕原理的加濕器節(jié)能。

8 節(jié)能設計

該項目主機房采用冷通道封閉設計，盡可能的減少旁通氣流，可提高 回風溫度至38℃，進一步延長自然冷卻時長，較熱通道封閉可降低約15% 的能耗。機房精密空調(diào)機組選用無刷直流電動機（ EC ）風機直流變速，降低 能耗。模塊機房空調(diào)系統(tǒng)采用了列間空調(diào)，氣流通路更短較房間級空調(diào)降 低能耗約5%。采用12/18℃高溫冷凍水系統(tǒng)，冷源自帶自然冷卻功能，相 比傳統(tǒng)7/12℃冷凍水系統(tǒng)冷源能效比更高，同時部分自然冷卻時間可延長 至1692h，完全自然冷卻時長可延長至3315h，充分利用室外環(huán)境的能量在 全年大部分時間實現(xiàn)自然冷卻或低成本冷卻，極大地降低了項目電能利用效 率（ PUE ）和運行能耗。

結束語： 本項目應用多重節(jié)能減排技術，經(jīng)計算，該項目PUE可低至 1.35。

參考文獻：

[1]陸慶耀.實用供熱空調(diào)設計手冊（第二版），2008.5，中國建筑工業(yè)出版社.

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