内蒙广电数据中心暖通空调设计

李西会

摘  要： 某广电单位数据中心风冷冷冻水空调空调系统设计。 关键词： 空调设计;数据中心规划;数据中心空调设计

1 工程概况

本工程位于内蒙古呼和浩特，所在建筑为钢筋混凝土框架结构，耐 火等级一级， 建筑为高度为23.25m ，地上4层， 无地下室。总建筑面积约 5200m2 。建筑功能：一层主要为UPS配电室及电池室，二层设置行政办 公、监控室及主机房，三四层为主机房，屋面为设备放置区。建筑机房建 设等级为电子信息机房A级，共设置892面机柜，单机柜功率2.5～4KW。

2 主要房间设计参数

3 系统负荷

本工程工艺空调系统计算冷负荷为2649KW。

4 空调冷源

数据中心空调系统作为影响数据中心整体节能与否的主要系统，合 理选择空调系统是本项目实现节能的关键措施。目前常用的空调系统有： 集中空调冷水系统+冷水型恒温恒湿空调、风冷恒温恒湿空调机系统、水冷空调系统+干冷器等。第一种系统制冷能效比较高，系统整体的能效比 一般可达4.0以上，适用于大型机房，系统的整体性能较好，可进行集中 调控。第二种系统适用于有室外机放置位置的通信机房，由于风冷恒温恒 湿空调机不需接冷水管，所以可直接安装在通信机房内，但规模较大时往 往需要大面积的室外机放置区域。第三种系统为了解决防冻问题，需要在 整个系统充注乙二醇溶液，由于乙二醇溶液的密度及黏度问题会增加春秋 季、夏季等季节的能耗。在设计空调系统时要综合考虑当地气温、系统负 荷、现场条件等多方因素，选择合适的系统。本项目位于呼和浩特，温 度在2℃以下的时间达3315h，为了最大限度的利用当地自然冷却条件， 且考虑当地水资源并不充沛，因此选用集中空调冷水系统+冷水型恒温恒 湿空调，冷机选用带自然冷却功能的风冷螺杆机组。单台机组制冷量为 1380KW，共配置3台， 2+1冗余配置，冷冻水供回水温度为12/18℃，所选 机组应能在呼和浩特极端温度（ -30.5～38.5℃）条件下输出设计制冷量， 并能够安全启停，机组置于屋面。

5 空调系统

数据中心机房中有大量的服务器、交换机、路由器、磁介质等电子设 备，这些设备工作时会产生热量，而环境温度过高，容易使设备散热不畅导致失灵宕机，因此选择安全、高效的空调系统显得尤为重要。目前，大 部分数据中心的末端选择精密空调+高架地板形式，设有独立的物理房间放 置精密空调，利用高架地板与地面隔成下送风通道，花纹开孔地板作为风 口，送风至机柜正面。一般来讲，使用精密空调的机房均采用冷通道封闭 形式。风墙空调曾经在数据中心风靡过一段时间，也曾被几家知名数据中 心选用。风墙同样是利用独立的物理空间放置空调设备，利用IT机房与空 调机房中间的这面墙作为整面送风口，直接送风至IT机房。一般来讲，这样 的机房采用热通道封闭形式。行间空调相比前几种空调形式更节省层高， 同时也是很多高密度机房所选的一种形式，将空调间隔装置于IT机柜中间， 就近于IT机柜间布置空调柜，给IT机柜降温。微模块则是将行间空调与IT机 柜、 PDU、列头柜等集成一体的模式。就功能性而言，三种空调的形式均可 满足机房的温度控制需求，从系统的气流组织方面看，精密空调+高架地板 的实施更利于风系统的均流扩散，它利用了地板与楼板之间作为送风静压 箱，送风系统压损平均，并可通过可调风口等形式平衡风量，也被大部分 机房所选择;风墙空调采用直接送风形式，送风气流较顺畅，管网系统压 损较小，且风墙为可定制化产品，风量与冷量的匹配可调性强，适用于各 种不同密度机柜的机房，但风墙空调系统同样存有近空调侧的机柜的吸风 量有限这一问题也不可忽视;行间空调的气流组织最为有利，但与IT机柜平 行布置，也存在风系统的就近避远原则，风量平衡调节性差。本项目由于 层高较低，空调采用行间空调，最大限度的利用空间的同时，由于气流回 路较短更节约风机能耗。主机房布置多个通道封闭，采用冷通道封闭，并 按照冷通道为独立单元设置行间空调备份， N+1冗余配置。

6 不间断供冷

意外停电是数据中心宕机的最主要原因，宕机将导致重大事故和巨大 的经济损失。数据中心停电后，由于柴油发电机和冷水机组启动时间的延 迟，数据中心的温度将迅速上升，极有可能超过服务器运行的极限温度， 导致宕机。不间断供冷是数据中心为了防止停电后导致供冷中断的一项重 要技术，本项目通过设置冷冻水蓄冷罐，末端空调、循环水泵及控制系统 设置UPS供电实现不间断供冷。蓄冷罐共设置1个，有效容积105m3 ，采用 闭式承压蓄冷罐，蓄冷罐位于大楼西侧地面，立式安装。

7 加湿系统

本工程采用独立的湿膜加湿，实现机房温、湿度独立控制及节约能耗 的。湿膜加湿器工作原理是将水箱中的水输送到加湿器顶部的淋水器，水均 匀地淋到湿膜的顶部，淋水器确保水均匀分配到湿膜材料上，水沿湿膜材料 向下渗透，淋湿湿膜内部的所有表面，同时被湿膜材料吸收，形成均匀的水 膜.当干燥的风通过湿膜材料时， 干燥的空气和湿润的湿膜表面有较大面积 的接触， 从而达到较大的水份蒸發量。大量水分子随风送入需加湿的空间， 使空气的湿度增加，从而达到加湿的目的。运行过程中仅有一个水泵和风机 耗电，因此相比精密空调自带的电热式加湿原理的加湿器节能。

8 节能设计

该项目主机房采用冷通道封闭设计，尽可能的减少旁通气流，可提高 回风温度至38℃，进一步延长自然冷却时长，较热通道封闭可降低约15% 的能耗。机房精密空调机组选用无刷直流电动机（ EC ）风机直流变速，降低 能耗。模块机房空调系统采用了列间空调，气流通路更短较房间级空调降 低能耗约5%。采用12/18℃高温冷冻水系统，冷源自带自然冷却功能，相 比传统7/12℃冷冻水系统冷源能效比更高，同时部分自然冷却时间可延长 至1692h，完全自然冷却时长可延长至3315h，充分利用室外环境的能量在 全年大部分时间实现自然冷却或低成本冷却，极大地降低了项目电能利用效 率（ PUE ）和运行能耗。

结束语： 本项目应用多重节能减排技术，经计算，该项目PUE可低至 1.35。

参考文献：

[1]陆庆耀.实用供热空调设计手册（第二版），2008.5，中国建筑工业出版社.

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