數(shù)據(jù)中心空調設計淺析

1、<p>　　數(shù)據(jù)中心空調設計淺析</p><p>　　摘要 隨著網絡時代的發(fā)展，服務器集成度的提高，數(shù)據(jù)中心機房的能耗急劇增加，這就要求數(shù)據(jù)中心的空調設計必須高效、節(jié)能、合理、經濟，本文結合某工程實例淺談下數(shù)據(jù)中心空調的特點和設計思路。 </p><p>　　關鍵詞：數(shù)據(jù)中心 氣流組織 機房專用空調 節(jié)能措施 </p><p>　　數(shù)據(jù)中心是容納計算機房及

2、其支持區(qū)域的一幢建筑物或是建筑物中的一部分。數(shù)據(jù)中心空調系統(tǒng)的主要任務是為數(shù)據(jù)處理設備提供合適的工作環(huán)境，保證數(shù)據(jù)通信設備運行的可靠性和有效性。本文結合工程實例淺析一下數(shù)據(jù)中心機房空調設計的特點和機房空調的節(jié)能措施。 </p><p>　　一、冷源及冷卻方式 </p><p>　　數(shù)據(jù)中心的空調冷源有以下幾種基本形式：直接膨脹風冷式系統(tǒng)、直接膨脹水冷式系統(tǒng)、冷凍水式系統(tǒng)、自然冷卻式系統(tǒng)等。

3、 </p><p>　　數(shù)據(jù)中心空調按冷卻方式主要為三種形式：風冷式機組、水冷式機組以及雙冷源機組。 </p><p><b>　　二、空調設備選型 </b></p><p>　?。?）空氣溫度要求 </p><p>　　我國《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》（ GB50174―2008 ） 中規(guī)定：電子信息系統(tǒng)機房劃分成 3

4、級。對于A級與B級電子信息系統(tǒng)機房，其主機房設計溫度為2 3±1°C，C級機房的溫度控制范圍是1 8―2 8°C 。 </p><p>　?。?）空氣濕度要求 </p><p>　　我國《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》（GB50174―2008 ） 中規(guī)定：電子信息系統(tǒng)機房劃分成3級。對于A級與B級電子信息系統(tǒng)機房，其主機房設計濕度度為40―55%，C級機房的溫度

5、控制范圍是40―60%。 </p><p>　?。?）空氣過濾要求 </p><p>　　在進入數(shù)據(jù)中心機房設備前，室外新風必須經過濾和預處理，去除塵粒和腐蝕性氣體。空氣中的塵粒將影響數(shù)據(jù)機房設備運行。 </p><p><b>　?。?）新風要求 </b></p><p>　　數(shù)據(jù)中心空調系統(tǒng)必須提供適量的室外新風。數(shù)

6、據(jù)通信機房保持正壓可防止污染物滲入室內。 </p><p>　　三、氣流組織合理布置 </p><p>　　數(shù)據(jù)中心的氣流組織形有下送上回、上送側回、彌漫式送風方式。 </p><p><b>　　1.下送上回 </b></p><p>　　下送上回是大型數(shù)據(jù)中心機房常用的方式，空調機組送出的低溫空氣迅速冷卻設備，利用熱

7、力環(huán)流能有效利用冷空氣冷卻率，如圖1所示為地板下送風示意圖： </p><p>　　圖1地板下送風示意圖 </p><p>　　數(shù)據(jù)中心內計算機設備及機架采用“冷熱通道”的安裝方式。將機柜采用“背靠背，面對面”擺放。在熱空氣上方布置回風口到空調系統(tǒng)，進一步提高制冷效果。 </p><p><b>　　2.上送側回 </b></p>

8、<p>　　上送側回通常是采用全室空調送回風的方式，適用于中小型機房。空調機組送風出口處宜安裝送風管道或送風帽。回風可通過室內直接回風。如圖2所示為上送側回示意圖： </p><p>　　圖2上送側回示意圖 </p><p><b>　　四、節(jié)能措施 </b></p><p>　　1、選擇合理的空調冷源系統(tǒng)方式 </p>

9、<p>　　在節(jié)能型數(shù)據(jù)中心空調冷源形式的選擇過程中，除了要考慮冷源系統(tǒng)形式的節(jié)能性以外，還要綜合考慮數(shù)據(jù)中心的規(guī)模、數(shù)據(jù)中心的功率密度、數(shù)據(jù)中心的投資規(guī)模、工作人員的維護能力、數(shù)據(jù)中心所在地的氣候條件以及數(shù)據(jù)中心的基礎條件等。 </p><p>　　2、設計合理的室內空氣溫濕度 </p><p>　　越低的送風溫度意味著越低的空調系統(tǒng)能量利用效率。筆者認為冷通道設計溫度為l

10、5―22℃，熱通道為25―32℃。 </p><p>　　3、提高氣流組織的效率 </p><p>　　數(shù)據(jù)中心空調氣流組織應盡量避免擴散和混合。在數(shù)據(jù)中心機房內提高氣流組織的效率就要避免冷熱空氣的混合，使空調產生的冷量能夠充分被計算機設備利用更好地來冷卻CPU和各種芯片。 </p><p><b>　　五、案例論述： </b></p&g

11、t;<p><b>　　1 項目概述 </b></p><p>　　該項目位于青島市，總建筑面積為21915m2，地下一層，地上四層，數(shù)據(jù)機房位于地下室部分和首層，IDU機房及輔助用房總建筑面積約為5000 m2。其中包括五個IDU機房、一個核心機房、一個UPS機房、一個低壓配電室、一個高壓配電室和一個電池間。見圖3首層空調平面布置圖。 </p><p>

12、;　　圖3首層空調平面布置圖 </p><p>　　2 設計參數(shù)及空調方案分析. </p><p>　　2.1 室內設計參數(shù)（見表1） </p><p>　　2.2 機房空調冷負荷的構成 </p><p>　　機房空調負荷包括：由機房內設備的散熱、圍護結構傳熱、通過外窗進入的太陽輻射熱、人體散熱、照明裝置散熱引起的負荷，新風負荷及伴隨各種散濕

13、過程產生的潛熱負荷。該項目的設備散熱量為3105 KW，加上UPS間設備散熱量及圍護結構冷負荷后，需由機房專用空調承擔的冷負荷約為3405KW。 </p><p>　　2.3 空調系統(tǒng)冷源及水系統(tǒng) </p><p>　　空調冷源采用待自然冷卻的功能風冷冷水機組，本項目采用四臺冷量為1200KW的待自然冷卻的風冷冷水機組（三用一備）。冷凍水采用一次泵系統(tǒng)變流量運行，冷凍水供回水溫度為10/1

14、5°C。精密空調機組自帶電動三通閥，冷凍水管道設計成環(huán)路，及按照雙路設計。 </p><p><b>　　2.4空調方式 </b></p><p>　?。?）IDU機房： 精密空調機組安裝在IDU機房內，同機架排列方向垂直，冗余配置?？照{室內末端向活動地板下供應冷卻空氣，并通過有孔地板或格柵風口根據(jù)機架和設備的需要向冷通道內輸送冷卻空氣。熱通道內出來的回流熱

15、空氣通過機柜上部空間回至空調室內末端。 </p><p>　　（2）核心機房：核心機房采用2臺制冷量160.4kw的精密空調機組，由于核心機房C列內安裝有高熱密度機柜，額定功耗在18kW。 </p><p><b>　　3 空調自控系統(tǒng) </b></p><p>　　3.1空調房間的溫度控制 </p><p>　　精密空

16、調自帶現(xiàn)場控制器（DDC）根據(jù)房間溫度信號控制變頻器調節(jié)送風機轉速，通過調節(jié)送風量使室溫恒定。 </p><p>　　3.2冷凍機根據(jù)用戶端的負荷和機器運行供冷能力自動選擇冷凍機運行臺數(shù)，滿足末端用冷需求。 </p><p><b>　　4 節(jié)能環(huán)保 </b></p><p>　　采用帶自然冷卻的冷水機組，可起到良好的節(jié)能效果；采用高效率的冷水

17、機組、水泵，從設備自身降低能耗；空調冷凍水泵、精密空調風機采取調速措施，降低能耗；提高冷凍水供、回水溫度，從而提高冷凍機運行效率；適當增大冷凍水的供、回水溫差，以減小水泵流量從而實現(xiàn)節(jié)能；空調系統(tǒng)設有完備的自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)空調系統(tǒng)的智能化運行，可靠、節(jié)能；冷水機組、水泵等選用低噪聲設備，其進出口接管處均設置柔性接管，底部設置減振臺座或橡膠減振墊；空調系統(tǒng)供回水管均采用難燃型閉泡橡塑絕熱材料保溫，可靠、保溫效果好，風管絕熱層最小熱阻為0

18、.80m2K/W。 </p><p><b>　　結語： </b></p><p>　　計算機空調系統(tǒng)是計算機房設計的關鍵，該系統(tǒng)必須保證計算機系統(tǒng)能夠連續(xù)穩(wěn)定地運行，排除計算機設備及其他熱源所發(fā)出的余熱，維持機房內恒溫恒濕的要求。如何保證機房內的溫度、濕度、潔凈度和氣流速度符合要求，主要依靠機房空調系統(tǒng)來實現(xiàn)。 </p><p><b&

19、gt;　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》 （ GB50174 ― 2008 ） 北京：中國計劃出版社，2009 </p><p>　　[2]陸耀慶.《實用供熱空調設計手冊》2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008 </p><p>　　[3]馬最良，姚楊.《民用建筑空調設計》.北京：化學工業(yè)出版社，2003&