數(shù)據(jù)中心機房空調(diào)系統(tǒng)的在線改造，遠(yuǎn)不是估計一下設(shè)備負(fù)荷，買幾臺空調(diào)裝上那么簡單。如果規(guī)劃、實施不當(dāng)，發(fā)生各種棘手問題、不能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的工程比比皆是。本文介紹了筆者對某數(shù)據(jù)中心機房空調(diào)系統(tǒng)改造的規(guī)劃和實施要點，介紹了空調(diào)系統(tǒng)在線改造的經(jīng)驗和教訓(xùn)。

1項目概況

1.1背景情況

某單位數(shù)據(jù)中心機房面積340平方米，臨時性租用場地，安裝業(yè)務(wù)測試系統(tǒng)，改造前IT設(shè)備額定裝機容量近80kw，原配備Isovel空調(diào)35kw兩臺，JOTON空調(diào)25kw一臺，柜式、吸頂式空調(diào)若干，1998年投入使用。因IT設(shè)備不斷增加，制冷容量飽和，機房局部區(qū)域過熱，需加配5匹舒適性空調(diào)一臺對局部降溫，幾次因環(huán)境溫度過高使得IT設(shè)備強制下電，空調(diào)設(shè)備老化，故障頻發(fā)。

1.2 改造目標(biāo)

依據(jù)國家空調(diào)系統(tǒng)有關(guān)技術(shù)規(guī)范，滿足未來3-5年業(yè)務(wù)發(fā)展需要，按照國標(biāo)B級機房標(biāo)準(zhǔn)在線改造空調(diào)系統(tǒng)，更新設(shè)備，提升制冷能力，提高系統(tǒng)可靠性和監(jiān)控管理水平。

1.3限制條件

主要限制條件有：

1)因業(yè)務(wù)系統(tǒng)需提供不間斷服務(wù)，擴容改造工程需要在線完成，同時不影響機房IT設(shè)備連續(xù)運行;

2)大廈場地資源使用已飽和，設(shè)備安裝只能使用已有場地。

2.改造規(guī)劃的思路

改造規(guī)劃是整個項目的關(guān)鍵。本項目規(guī)劃主要包括以下幾點內(nèi)容：

1)按照B級機房要求，綜合考慮容量需求、場地占用、可維護性和主流產(chǎn)品實現(xiàn)情況，精密空調(diào)系統(tǒng)擬采用“3+1”結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)設(shè)計總制冷能力為250kw。

2)拆除已過報廢期限的空調(diào)，僅保留JOTON機房空調(diào)繼續(xù)使用;另新購空調(diào)設(shè)備4臺，單機顯冷能力83kw以上，送風(fēng)能力大于17000立方米每小時。

3)新設(shè)備擬選用送回冷風(fēng)效果較好的下送上回型風(fēng)冷機組。因IT設(shè)備功率密度不高（擬按每機架裝機設(shè)備額定功率不超過5kw/機架進(jìn)行使用控制），且機房為臨時租用，無法新增場地，選用該類型設(shè)備可以適應(yīng)場地限制，安裝工作量小，且安全性好，可靠性高，日常維護工作量少。

4)要求5臺機組聯(lián)網(wǎng)控制，其中4臺83kw空調(diào)自動輪值運行。配備分階段啟動控制系統(tǒng)，將設(shè)備啟動的峰值電流影響減少到最小。運行狀況參數(shù)納入機房環(huán)境自動監(jiān)控系統(tǒng)并與消防控制管理系統(tǒng)聯(lián)動。

5)主機房緊臨北京三環(huán)主路，空氣質(zhì)量較差，考慮原有新風(fēng)機基本不使用，擬從潔凈和節(jié)能角度取消主機房新風(fēng)系統(tǒng)。

3.技術(shù)要素規(guī)劃

3.1負(fù)荷計算

根據(jù)《電子計算機機房設(shè)計規(guī)范》，機房空調(diào)的熱濕負(fù)荷應(yīng)包括：

計算機和其它設(shè)備的散熱、建筑圍護結(jié)構(gòu)的傳熱、太陽輻射熱、人體散熱和散濕、照明裝置散熱、新風(fēng)負(fù)荷。

1)經(jīng)統(tǒng)計設(shè)備功率，分析測試中心業(yè)務(wù)發(fā)展需求，預(yù)計3-5年后IT設(shè)備裝機容量為現(xiàn)有容量的2.5倍（約200kw）。根據(jù)測試中心系統(tǒng)運行規(guī)律，取樣設(shè)備同時工作系數(shù)0.8，發(fā)熱系數(shù)0.95，IT設(shè)備散熱為152kw。

2)主機房位于一樓，為無人工作區(qū)，外窗封閉，一面為參觀走廊，維護結(jié)構(gòu)傳熱、輻射散熱采用北京市一般標(biāo)準(zhǔn)，按照120w/㎡計算，熱負(fù)荷在39.6kw。

3)機房照明散熱按照70套40w*3的節(jié)能燈具計算，照明散熱為40w*3*70=8.4kw。

根據(jù)以上條件計算得出總熱負(fù)荷為200kw，預(yù)留25%容量后設(shè)計制冷能力為250kw。

3.2風(fēng)量計算

分析業(yè)務(wù)特點，預(yù)測業(yè)務(wù)發(fā)展情況，未來IT設(shè)備安裝應(yīng)以中低密度為主，刀片機等高密度設(shè)備很少。故按照中等功率密度散熱，機房每小時換氣50次的水平規(guī)劃風(fēng)量需求。根據(jù)機房面積和機房工作空間高度等參數(shù)，計算得到設(shè)備需要的總風(fēng)量為340*3*50=50000立方米每小時。

3.3 氣流組織

氣流組織是解決設(shè)備散熱，保持機房環(huán)境條件的關(guān)鍵因素，也是實現(xiàn)節(jié)能的有效途徑。機房氣流組織應(yīng)包括機房大環(huán)境氣流組織和IT設(shè)備區(qū)氣流組織。

1)機房大環(huán)境氣流組織：由于本機房空間較好，建筑層高較高（5.3米），且采用上走線方式，活動地板較高600mm，擬將地板下空間用做空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)靜壓箱；為節(jié)約能源并取得好的制冷效果，采用吊頂方式，內(nèi)做回風(fēng)靜壓箱，滿足均勻回風(fēng)要求；空調(diào)安裝風(fēng)帽，連接空調(diào)回風(fēng)口和吊頂內(nèi)空間，直接從回風(fēng)靜壓箱回風(fēng)，提高回風(fēng)質(zhì)量。氣流循環(huán)模式圖如下所示：

2)IT設(shè)備區(qū)氣流組織：按照冷熱通道思想組織氣流，設(shè)備上機架安裝，沿送風(fēng)氣流方向成排擺放，形成走廊，布局采用“背對背、面對面布置”，形成冷熱通道，設(shè)備面對面距離1.2米，背對背距離1.2米，擺放密度約5平方米/機柜，機柜使用高通孔率面板。

3.4 空調(diào)室內(nèi)機布局設(shè)計

因機房為長方形，尺寸為21.6米*15.2米，為滿足在線施工，不影響場地連續(xù)供電（南側(cè)地板下有強電轉(zhuǎn)接箱和入戶電纜）和在用設(shè)備不間斷運行（東側(cè)區(qū)域密集大量運行設(shè)備）等硬性要求，考慮空調(diào)效率、冷氣均勻分布等要求（空調(diào)室外機在機房東側(cè)窗外平臺上），選擇機房北側(cè)放置空調(diào)設(shè)備。

這一布局方案下，送風(fēng)距離在19米以內(nèi)，室內(nèi)外機距離20米內(nèi)，距離基本滿足空調(diào)設(shè)備運行要求;冷氣基本可均勻分布，對進(jìn)出戶電纜沒有影響。由于墻面寬度限制，要求室內(nèi)機寬度限制在2.5米以內(nèi)。

3.5室外機布局設(shè)計

這是本項目碰到的最大難題。由于室外平臺已為多家單位用滿，可用的機位均為本機房拆除舊空調(diào)后所留，尺寸有限，區(qū)域非連續(xù)，而新購設(shè)備功率和室外機尺寸都較大，加之分階段施工期間新舊設(shè)備同時使用，擺放矛盾突出。經(jīng)反復(fù)分析比較，解決方法有：

1)移機安裝部分改造期間在用的室外機，使機位連續(xù)，尺寸變大，滿足過渡期新舊設(shè)備同時使用要求；

2)將室外機由臥式橫向擺放調(diào)整為臥式縱向擺放，縮小了每臺室外機需要的空間面寬。橫向立式疊拼擺放設(shè)備方案雖效率更高，但因噪音擾民及不滿足物業(yè)景觀要求被否決。

3.6通風(fēng)地板規(guī)劃規(guī)劃

通風(fēng)地板規(guī)劃是高效氣流組織的實現(xiàn)環(huán)節(jié)，容易被忽略。通風(fēng)地板規(guī)劃包括位置和數(shù)量計算，其數(shù)量影響冷風(fēng)出風(fēng)量和造價（同樣品牌和規(guī)格的防靜電活動地板，開有風(fēng)口的地板要貴很多），其位置則嚴(yán)重影響風(fēng)速場的均勻、平衡和穩(wěn)定，從而影響空調(diào)系統(tǒng)的最終效果。因此，通風(fēng)地板位置和數(shù)量不僅要設(shè)計規(guī)劃，安裝完成后還要進(jìn)行風(fēng)量測試。

本項目中按照冷熱通道的思想，將通風(fēng)地板位置設(shè)計在位于冷通道上，機柜正面前方，以便冷氣有效進(jìn)入機柜內(nèi)部。采用的通風(fēng)地板為600mm*600mm，開孔率30%，風(fēng)口板處出風(fēng)速度為小于3米/秒，通風(fēng)地板的數(shù)量計算方法為：50000m3/h/0.3*0.6*0.6*60*60=127塊。實際需要安裝的通風(fēng)地板數(shù)量，需要在風(fēng)速測量的基礎(chǔ)上根據(jù)IT設(shè)備安裝情況調(diào)整位置和數(shù)量。

4.工程實施

做好有關(guān)技術(shù)規(guī)劃后，工程實施相對比較簡單，主要是工程管理工作。本項目的工程實施要點如下：

4.1 設(shè)計與采購分開

空調(diào)系統(tǒng)改造不是單純的設(shè)備采購，最終效果取決于系統(tǒng)設(shè)計和安裝工程質(zhì)量。因此，有條件的情況下，將設(shè)計與采購分開運作，可以使項目技術(shù)目標(biāo)明確，采購運作方便，對保證系統(tǒng)改造結(jié)果也比較有利。

4.2交鑰匙工程

本項目要求為交鑰匙工程。事實證明這是一個正確的選擇。工程實施中，冷媒、支架、電纜、管線等配套材料的規(guī)格及數(shù)量需求在招標(biāo)、采購過程中并不一定能描述清除。按交鑰匙工程對供貨方提出要求，可保證工作界面清晰，減少扯皮，控制費用支出。

4.3分階段施工

考慮在線運行的要求，空調(diào)設(shè)備分兩階段安裝，第一階段安裝設(shè)備的制冷能力和支持的機房面積應(yīng)滿足設(shè)備過渡運行的要求，且安裝過程不應(yīng)影響現(xiàn)有各類管路和電纜。為保證在線施工安全，施工前要求安裝單位特別仔細(xì)勘察現(xiàn)場，了解并設(shè)計詳細(xì)的系統(tǒng)管路接線圖，注意線路避讓。

4.4系統(tǒng)調(diào)試與測試

空調(diào)工程涉及大量隱蔽工程，調(diào)試與測試是工程實施階段的重環(huán)節(jié)。需要做的調(diào)試和測試工作至少包括：制冷系統(tǒng)吹掃排污檢查、制冷系統(tǒng)氣密性實驗、真空實驗，管道水壓實驗;單體功能測試、控制系統(tǒng)功能檢查、監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測試、風(fēng)量測試。注意制冷系統(tǒng)的吹掃排污應(yīng)用淺色布檢查。為保證工程質(zhì)量，應(yīng)要求監(jiān)理方或安裝方提供隱蔽工程施工記錄；管道強度實驗記錄、管道氣密性實驗記錄、制冷設(shè)備運行調(diào)試報告、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)調(diào)試報告。

4.5施工管理與監(jiān)督

吸取其他兄弟單位經(jīng)驗教訓(xùn)，本項目實施特別重視現(xiàn)場監(jiān)督與管理。施工期間，不僅與大樓物業(yè)管理部門及時溝通，還每日召開現(xiàn)場碰頭會，檢查施工進(jìn)度，了解施工內(nèi)容，協(xié)調(diào)解決有關(guān)問題。同時，要求監(jiān)理單位做好旁站，監(jiān)督檢查所有隱蔽工程和重要測試的現(xiàn)場情況。由于工作細(xì)致，措施到位，安裝施工過程安全順利，未發(fā)生漏水、斷電、中斷通信等意外事故，未影響IT系統(tǒng)的正常運行。

由于本項目實施抓住了空調(diào)工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，比較仔細(xì)地考慮了設(shè)備與系統(tǒng)安裝的各個技術(shù)細(xì)節(jié)，招標(biāo)采購、分階段安裝施工順利。設(shè)備安裝調(diào)試完成后，還進(jìn)行了比較完整的系統(tǒng)技術(shù)測試和試運行。試運行期間，設(shè)備運行平穩(wěn)，系統(tǒng)整體情況良好，達(dá)到設(shè)計各項指標(biāo)，工程取得較好效果。

5.容易忽略的問題

結(jié)合自身體會，參考有關(guān)工程實例，筆者感到在空調(diào)系統(tǒng)改造的技術(shù)規(guī)劃與實施中，常見容易被忽略的技術(shù)問題有：

5.1風(fēng)量規(guī)劃問題

很多單位規(guī)劃空調(diào)系統(tǒng)容量只注意了冷負(fù)荷，卻忽視了規(guī)劃風(fēng)量。事實上風(fēng)量規(guī)劃是空調(diào)系統(tǒng)的重要技術(shù)內(nèi)容。某單位未進(jìn)行風(fēng)量規(guī)劃，簡單的按制冷量直接采購設(shè)備，結(jié)果裝機IT設(shè)備額定功率僅100KW左右，空調(diào)系統(tǒng)制冷能力達(dá)250KW，依然存在局部過熱問題，后不得不為解決風(fēng)量問題增加安裝空調(diào)機組。

5.2冷凝器問題

冷凝器問題極易被忽略。北京某金融單位安裝機房空調(diào)時，未考慮氣候條件影響，未對室外機冷凝溫度提出具體要求，使用了通用設(shè)備。2007年盛夏北京地區(qū)連續(xù)高溫，二十多天的桑拿天氣期間，機房空調(diào)多次故障停機，給用戶造成很大被動。因此，在可能情況下，盡量選擇雙回路、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速可調(diào)的冷凝器，室外機冷凝溫度不要小于43℃，最好能達(dá)到45℃。

5.3水處理問題

這是本項目交付使用后發(fā)現(xiàn)的問題。由于本機房以前沒有使用過加濕功能，規(guī)劃時雖然考慮了加濕能力問題，但未注意到水質(zhì)問題嚴(yán)重性。實際采購的Atlas空調(diào)安裝了電極式加濕器。設(shè)備試用期間，雖然加濕效果很好，但很快發(fā)現(xiàn)開機后必須每周對電極式蒸汽加濕罐進(jìn)行除垢。后通過與廠商協(xié)商，通過加裝軟化水裝置的方法解決。

除上述問題之外，其他容易被忽略的問題還包括樓板承重、噪音、排水、運輸通道等。由于篇幅所限，這里不再贅述。

來源：機房空調(diào) http://preweds.com/

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