數(shù)據(jù)中心具有高發(fā)熱量、低散濕量的特性，其機房空調(diào)系統(tǒng)的負荷特點是顯熱負荷大、濕負荷小，具有極高的熱濕比。因此，機房空調(diào)系統(tǒng)具有大風量、小焓差的特性，大風量保證將設備散出的熱量及時排走，而小焓差主要是為了防止設備結(jié)露。

本文以上海市某數(shù)據(jù)中心的機房精密機房空調(diào)系統(tǒng)方案設計為例進行簡要概述，以供同行參考。

1 工程概況

該工程位于上海，為改建工程。將原4層丙類廠房改建為數(shù)據(jù)中心機房，總建筑面積約為5 601.9 m2。建筑標準層平面見圖1。

圖1 標準層建筑平面圖

2 數(shù)據(jù)中心機房空調(diào)系統(tǒng)設置原則

根據(jù)GB 50174—2008《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》附錄Ａ各級電子信息系統(tǒng)機房技術(shù)要求中空調(diào)部分的內(nèi)容，同時參考TIA—942《數(shù)據(jù)中心電信基礎設施標準》，從系統(tǒng)可靠性及維修便利的角度出發(fā)，機房空調(diào)系統(tǒng)采用A級機房標準。機房機房空調(diào)系統(tǒng)采用N＋N的原則設置，空調(diào)水系統(tǒng)采用2N形式。

3 數(shù)據(jù)中心室內(nèi)設計參數(shù)（見表1）

表1 數(shù)據(jù)中心室內(nèi)設計參數(shù)

注：A聲級噪聲值空調(diào)機房≤90 dB，調(diào)度大廳≤35 dB；工藝設備用房在靜態(tài)條件下測試，每L空氣中大于或等于0.5 μm的塵粒數(shù)應少于18 000粒。

4 數(shù)據(jù)中心機房空調(diào)系統(tǒng)設計

4.1 機房空調(diào)系統(tǒng)冷熱負荷

4.1.1 機房空調(diào)系統(tǒng)劃分

機房精密空調(diào)：數(shù)據(jù)機房等機房類房間均按工藝需求設置機房專用精密空調(diào)，全年供冷。

單冷空調(diào)：變配電所、柴油發(fā)電變電所及UPS室設置獨立的變頻多聯(lián)分體式機房空調(diào)系統(tǒng)。

舒適性空調(diào)：ECC（總控中心）控制大廳、普通辦公及輔助用房設置舒適性機房空調(diào)系統(tǒng)，均采用變頻多聯(lián)分體式空調(diào)加冷凝排風熱回收新風系統(tǒng)。

4.1.2 各機房空調(diào)系統(tǒng)冷熱負荷

數(shù)據(jù)中心機房負荷在設計時考慮15％的冗余，各功能房間空調(diào)冷熱負荷見表2。

表2 各功能房間空調(diào)冷熱負荷

注：機房機房空調(diào)系統(tǒng)冷負荷包括機房內(nèi)設備的散熱（按設備用電功率考慮）、建筑圍護結(jié)構(gòu)傳熱、照明裝置散熱、新風負荷。

4.2 機房空調(diào)系統(tǒng)及冷熱源系統(tǒng)方案比選

1）數(shù)據(jù)機房采用水系統(tǒng)提供全年所需的冷量。方案1為冷卻水型恒溫恒濕機房專用空調(diào)加閉式冷卻塔；方案2為冷水型恒溫恒濕機房專用空調(diào)加風冷螺桿式熱泵機組。比選方案均考慮設置2套獨立的空調(diào)及冷熱源系統(tǒng)，互為備用。

2）方案１：數(shù)據(jù)機房全年24 h需要供冷，設置冷卻水型恒溫恒濕機房專用空調(diào)，采用集中冷卻水系統(tǒng)。該項目所處地區(qū)冬季極端最低氣溫－10.1 ℃，考慮到冷卻水系統(tǒng)冬季防凍及安全運行要求，機房空調(diào)水系統(tǒng)設置了2套完全獨立的集中冷卻水系統(tǒng)。每套水系統(tǒng)由閉式冷卻塔、乙二醇溶液泵、板式換熱器、冷卻水泵和循環(huán)管路、水處理及定壓補水裝置等組成，每套系統(tǒng)的設備及管路均應滿足所有機房的散熱要求，2套系統(tǒng)熱備份。

冷卻水系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)選用質(zhì)量分數(shù)25％的乙二醇水溶液（相變溫度－10.7 ℃）和清水，冷卻水型機房空調(diào)機的制冷系統(tǒng)將空調(diào)冷凝熱排至冷卻水系統(tǒng)，經(jīng)過板式換熱器和乙二醇水溶液，再將熱量通過閉式冷卻塔排至大氣。乙二醇水溶液供回水溫度為30.5 ℃/35.5 ℃，清水供回水溫度為32 ℃/37 ℃。方案1主要設備見表3。

表3 方案1主要設備

注：全冷2、顯冷2對應回風溫度24 ℃，相對濕度50％，冷凝器進水溫度29.5 ℃，標準水流量情況；全冷3、顯冷3對應回風溫度26.7 ℃，相對濕度50％，冷凝器進水溫度29.5 ℃，標準水流量情況。

3）方案2：數(shù)據(jù)機房設置冷水型恒溫恒濕機房專用空調(diào)，冷水由風冷螺桿式熱泵機組制備。方案2主要設備見表4。

表4 方案2主要設備

4）機組裝機容量、投資費用對比（見表5）。

表5 機組裝機容量、投資費用對比

由表5可以看出：方案1總裝機容量較方案2小109.3 kW，約占方案1總裝機容量的19.8％；方案1的總造價高出方案2約100萬元，投資相對較高。

5）設計PUE值對比（見表6）。

由設計PUE值可以看出，方案1設計PUE值低于方案2設計PUE值。

表6 設計PUE值對比

6）優(yōu)缺點。

優(yōu)點：方案1，2均可以充分利用屋頂空間，制冷量恒定，空調(diào)效率較高。此外，方案1由于制冷設備分散布置，當任意空調(diào)出現(xiàn)故障時損失極小，安全性很高；且隨著數(shù)據(jù)處理設備的增加，容易做到逐漸增加空調(diào)設備。

缺點：方案1及方案2均需要設備用管線，且數(shù)據(jù)機房內(nèi)有大量的水管，需要針對漏水作專門處理。

7）從運行節(jié)能、設備擴展及使用可靠性方面考慮，該工程數(shù)據(jù)機房空調(diào)及冷熱源系統(tǒng)采用冷卻水型恒溫恒濕機房專用空調(diào)加閉式冷卻塔的系統(tǒng)形式。

8）數(shù)據(jù)機房新風系統(tǒng)。為滿足設備機房內(nèi)正壓要求，機房與其他房間、走廊間的壓差不宜小于5 Pa，與室外靜壓壓差不宜小于10 Pa，各數(shù)據(jù)機房內(nèi)單獨設置新風系統(tǒng)及控制裝置，新風系統(tǒng)的正壓端設中效空氣過濾器。

機房機房空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的濕負荷主要為新風產(chǎn)生的，為了滿足機房內(nèi)濕度的要求，機房專用空調(diào)機房內(nèi)設置獨立的加濕機，加濕機的送回風方式同機房空調(diào)風系統(tǒng)，采用下送風上回風。

9）機房空調(diào)系統(tǒng)原理圖及水系統(tǒng)原理圖（見圖2，3）。

圖2 機房空調(diào)系統(tǒng)原理圖

注：機房機房空調(diào)系統(tǒng)采用N＋N的原則設置，互為備用。

圖3 冷卻水系統(tǒng)原理圖

4.3 空調(diào)風系統(tǒng)

采用冷卻水型機房空調(diào)機，設置專用空調(diào)機房。數(shù)據(jù)機房空調(diào)氣流組織均采用下送上回的方式。機柜布局應按冷熱通道設置，機柜采用背靠背、面對面擺放。為防止冷熱風短路，冷通道封閉。地面設置高600 mm的防靜電地板，利用靜電地板下空間作為機房空調(diào)系統(tǒng)送風靜壓箱，冷空氣經(jīng)過地板上安裝的可調(diào)節(jié)風口向機柜送風，熱通道上的吊頂設置格柵回風帶，利用500 mm高吊頂空間作為回風靜壓箱，將熱風回至機房專用空調(diào)。具體氣流組織形式如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)機房空調(diào)氣流組織示意

4.4 空調(diào)水系統(tǒng)

機房空調(diào)設置集中冷卻水系統(tǒng)，采用一級泵變流量同程式系統(tǒng)，冷卻塔、板式換熱器、循環(huán)泵均布置在屋面。閉式冷卻塔、板式換熱器、水泵等主要設備及冷卻水管路按照遠期設備機房負荷考慮，末端冷卻水型機房空調(diào)按近期設置，預留遠期接入末端機房空調(diào)的條件。數(shù)據(jù)機房的機房空調(diào)機按N＋N配置。

乙二醇水溶液循環(huán)系統(tǒng)采用定壓罐定壓、補液；清水循環(huán)系統(tǒng)采用膨脹水箱定壓、補水，補水均采用軟化水。冷卻水系統(tǒng)采用全程水處理裝置除垢，以保證水質(zhì)穩(wěn)定。冷卻水系統(tǒng)的高位設自動排氣閥、低位設排污閥。

為防止機房內(nèi)空調(diào)冷卻水管、冷凝水管及加濕水管漏水進入主設備區(qū)，機房靠外墻側(cè)用隔墻將空調(diào)區(qū)與機房區(qū)分開，并在空調(diào)區(qū)地面上均勻排布機房用潔凈地漏，以保證漏水能及時排出，確保機房設備的安全運行。機房空調(diào)均內(nèi)置水量調(diào)節(jié)閥，配合工藝設備機房內(nèi)溫控器調(diào)節(jié)進入機房空調(diào)的循環(huán)水量。

冷卻塔散熱能力按夏季極端最高氣溫39.4 ℃進行校核修正。

數(shù)據(jù)機房的專用空調(diào)機房內(nèi)設有漏水檢測報警裝置，并在管道入口處裝切斷閥，漏水時自動切斷給水。數(shù)據(jù)機房的專用空調(diào)機房內(nèi)地面設置擋水和排水設施。加濕機補水接自水泵間內(nèi)的軟化水。

5 結(jié)語

該工程數(shù)據(jù)機房機房空調(diào)系統(tǒng)采用N＋N的原則設置，空調(diào)水系統(tǒng)采用2N形式，滿足系統(tǒng)可靠性的要求。

該工程數(shù)據(jù)機房精密機房空調(diào)系統(tǒng)采用冷卻水型恒溫恒濕機房專用空調(diào)加閉式冷卻塔的系統(tǒng)形式，輔以機房新風系統(tǒng)及除濕系統(tǒng)，通過合理的氣流組織，可滿足數(shù)據(jù)機房冬夏溫濕度要求。

所采用的冷卻水型恒溫恒濕機房專用空調(diào)加閉式冷卻塔系統(tǒng)方案與冷水型恒溫恒濕機房專用空調(diào)加風冷螺桿式熱泵機組方案相比，制冷設備分散布置，運行靈活，有較低的設計PUE值，能夠最大限度地滿足業(yè)主使用及后期擴展的需求，但是初投資較高。

來源：機房專用空調(diào) http://preweds.com/

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