數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與節(jié)能優(yōu)化分析

數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與節(jié)能優(yōu)化分析11月15日08:35機(jī)房360生意社11月15日訊

引言當(dāng)代科技發(fā)展對(duì)IT、電信企業(yè)要求逐步提升，為了滿足市場要求和行業(yè)競爭，企業(yè)必須不停投入人力物力進(jìn)行硬件加強(qiáng)，隨之，研發(fā)大樓越建越多，研發(fā)中心關(guān)鍵之一——數(shù)據(jù)中心規(guī)模也在逐步擴(kuò)大。據(jù)JonathanKoomey博士(美國斯坦福大學(xué)和伯克利試驗(yàn)室教授)一份研究匯報(bào)統(tǒng)計(jì)，自到，全球數(shù)據(jù)中心能耗翻了一番，美國全部數(shù)據(jù)中心電耗是450億kwh，其中包含了數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備、空調(diào)制冷設(shè)備及其輔助設(shè)備耗電量，直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)費(fèi)用為27億美元，由此估量全球數(shù)據(jù)中心能耗所產(chǎn)生費(fèi)用為72億美元。依照美國Uptime研究院分析，數(shù)據(jù)中心電耗增加快速，以每年15%速度增加，到已經(jīng)達(dá)成了18000w/(平方米機(jī)柜占地面積)。從到，僅一年時(shí)間，機(jī)柜能耗就增加了1100w/(平方米機(jī)柜占地面積)。數(shù)據(jù)中心單位面積能耗可由機(jī)房總能耗以機(jī)房面積得到。怎樣以最節(jié)能方式確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行成為了空調(diào)設(shè)計(jì)師首要任務(wù)。本文針對(duì)上海某IT企業(yè)研發(fā)大樓4個(gè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析。1、數(shù)據(jù)中心概況該IT企業(yè)大樓位于上海郊區(qū)某科技園區(qū)，共5層，建筑面積約為25000平方米，本文研究數(shù)據(jù)中心位于該大樓5層中心位置，呈長條形布置，4個(gè)數(shù)據(jù)中心面積分別為286，164，104，144平方米。數(shù)據(jù)中心正上方屋頂上設(shè)有1.8m高平臺(tái)，用于放置大樓空調(diào)處理設(shè)備，平臺(tái)下則放置了與數(shù)據(jù)中心關(guān)于排風(fēng)設(shè)備以及用于數(shù)據(jù)中心全新風(fēng)制冷新風(fēng)百葉，既確保了設(shè)備隱蔽性和安全性，又預(yù)防雨天或者其余特殊天氣對(duì)數(shù)據(jù)中心空氣調(diào)整帶來影響。2、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1數(shù)據(jù)中心房間設(shè)計(jì)溫濕度數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)IT設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量集中熱量，同時(shí)部分設(shè)備對(duì)溫濕度改變極其敏感。依照設(shè)備供給商提供數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備要求運(yùn)行溫度為24℃，相對(duì)濕度為30%~80%。2.2冷負(fù)荷和風(fēng)量計(jì)算IT設(shè)備消耗電量為1600W/平方米，因?yàn)镮T設(shè)備是純散熱設(shè)備，所以在計(jì)算房間負(fù)荷時(shí)，考慮全部耗電量轉(zhuǎn)換為房間冷負(fù)荷，且同時(shí)使用系數(shù)取100%，1#，2#，3#，4#數(shù)據(jù)中心面積依次為286，164，104，144平方米，從而得出4個(gè)數(shù)據(jù)中心冷負(fù)荷依次為457.6，262.4，166.4，230.4kW。得到了數(shù)據(jù)中心冷量和房間溫度后，能夠算出所需風(fēng)量，不過值得注意是，在計(jì)算總送風(fēng)量時(shí)，依照設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，增加10%系統(tǒng)冗余以確保因?yàn)槁╋L(fēng)等造成損失。2.3系統(tǒng)方案確實(shí)定在進(jìn)行空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)所遵照關(guān)鍵思想是在滿足設(shè)備基本溫濕度要求基礎(chǔ)上，盡可能多地利用各種節(jié)能伎倆而且兼顧系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性和多樣化。2.3.1風(fēng)側(cè)系統(tǒng)1)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)設(shè)置單獨(dú)機(jī)房空調(diào)(CRAC)，既負(fù)擔(dān)數(shù)據(jù)中心冷負(fù)荷，又獨(dú)立于整個(gè)大樓送風(fēng)系統(tǒng)。2)機(jī)房空調(diào)采取下送上回方式，冷風(fēng)被送至架空地板下，整個(gè)架空地板作為一個(gè)送風(fēng)靜壓腔，然后經(jīng)過架空地板上設(shè)置部分穿孔將冷風(fēng)送至房間內(nèi)各IT機(jī)柜。房間回風(fēng)經(jīng)過吊頂回風(fēng)口進(jìn)入吊頂內(nèi)，整個(gè)吊頂以上空間作為一個(gè)回風(fēng)靜壓腔，然后經(jīng)過安裝在吊頂內(nèi)回風(fēng)風(fēng)管，回到機(jī)房空調(diào)進(jìn)行循環(huán)冷卻。3)因?yàn)榇髽侵醒肜渌畽C(jī)組于室外溫度低于15℃時(shí)停頓使用，不過數(shù)據(jù)中心整年需要供冷，所以給數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)了新風(fēng)供冷模式。4個(gè)數(shù)據(jù)中心分別位于大樓兩側(cè)頂樓，給新風(fēng)供冷模式時(shí)引進(jìn)大量新風(fēng)創(chuàng)造了有利條件。采取新風(fēng)供冷模式節(jié)約了大部分能源，筆者將在第5.2節(jié)進(jìn)行分析。4)機(jī)房空調(diào)全部安裝新風(fēng)管道而且在數(shù)據(jù)中心配置排風(fēng)機(jī)進(jìn)行排風(fēng)以引進(jìn)新風(fēng)，排風(fēng)機(jī)設(shè)置變頻器以控制數(shù)據(jù)中心房間一直為正壓10Pa，而且在過渡季節(jié)，經(jīng)過變頻器實(shí)現(xiàn)新風(fēng)供冷，降低了風(fēng)機(jī)能耗。2.3.2水側(cè)系統(tǒng)1)在正常模式下，1#~4#數(shù)據(jù)中心全部機(jī)房空調(diào)采取冷水制冷而非乙二醇溶液制冷，以得到更高COP。冷水來自中央制冷機(jī)房冷水機(jī)組，冷水管路單獨(dú)設(shè)置，以確保與整個(gè)大樓空調(diào)管路系統(tǒng)相互獨(dú)立。2)考慮到會(huì)出現(xiàn)冷水系統(tǒng)故障或者節(jié)能模式運(yùn)行排風(fēng)機(jī)故障或者大樓意外斷電，為3#數(shù)據(jù)中心和位于其余樓層弱電機(jī)房單獨(dú)設(shè)置了一臺(tái)冷水機(jī)組(以下簡稱“高效冷水機(jī)組”)，以確保這些房間空調(diào)能24h不間斷供冷。高效冷水機(jī)組要求一樣具備新風(fēng)供冷模式，該機(jī)組制冷劑為乙二醇溶液，當(dāng)室外溫度低于乙二醇溶液回水溫度時(shí)，經(jīng)過機(jī)組自帶三通閥將部分乙二醇溶液引入機(jī)組新風(fēng)冷卻盤管，利用新風(fēng)進(jìn)行直接供冷，以達(dá)成節(jié)能要求。3)考慮高效冷水機(jī)組會(huì)出現(xiàn)故障，設(shè)置一臺(tái)帶應(yīng)急電源風(fēng)冷冷水機(jī)組作為備用。4)因?yàn)橹醒肜渌畽C(jī)組提供普通冷水而高效冷水機(jī)組和備用冷水機(jī)組提供是乙二醇溶液，所以要求機(jī)房空調(diào)采取雙盤管雙水源系統(tǒng)，以達(dá)成兩種模式切換。2.3.3空調(diào)系統(tǒng)控制1)每個(gè)房間機(jī)房空調(diào)設(shè)置集中控制器，以執(zhí)行機(jī)組切換、風(fēng)機(jī)啟停、水閥開關(guān)、盤管切換等動(dòng)作。2)高效冷水機(jī)組和風(fēng)冷冷水機(jī)組內(nèi)置控制器對(duì)壓縮機(jī)、冷凝器等進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)機(jī)組正常運(yùn)行。3)設(shè)置一個(gè)專門中央控制器用于采集機(jī)房空調(diào)集中控制器數(shù)據(jù)，切換高效冷水機(jī)組和風(fēng)冷冷水機(jī)組并采集其運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，控制機(jī)房空調(diào)新風(fēng)管風(fēng)閥以及回風(fēng)管風(fēng)閥開度，控制排風(fēng)機(jī)以及變頻器。2.4氣流組織設(shè)計(jì)在參考了GreenbergSteve博士(伯克利試驗(yàn)室)對(duì)美國22個(gè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行研究統(tǒng)計(jì)所得出一系列經(jīng)驗(yàn)以及筆者總結(jié)以往所參加項(xiàng)目和實(shí)踐中幾個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)問題，提出下問題：1)機(jī)柜上部以及周圍熱空氣短路;2)由架空地板上電纜橋架穿孔不密封造成空調(diào)送風(fēng)短路;3)不合理穿孑L地板布置;4)不合理機(jī)房空調(diào)布置;5)不合理吊頂空間高度設(shè)計(jì)造成過小回風(fēng)靜壓箱;6)架空地板下大管徑水管或者地板下大量橋架造成空氣阻塞;7)機(jī)柜前后左右開放面板造成空氣從熱通道到冷通道短路;8)因?yàn)闄C(jī)柜內(nèi)部阻力太大造成內(nèi)部空氣不流通;9)一些IT設(shè)備采取側(cè)面排風(fēng)(通常機(jī)柜都是前進(jìn)風(fēng)，后出風(fēng));10)架空地板下靜壓腔壓力過大或過小。要防止以上所列舉問題，筆者在設(shè)計(jì)時(shí)考慮采取以下方法：1)使用“熱通道和冷通道”安排模式來設(shè)置機(jī)柜，在冷通道兩邊分別沒置兩排機(jī)柜，使得兩排機(jī)柜進(jìn)風(fēng)口面對(duì)面設(shè)置，一樣，兩排機(jī)柜散熱反面也分別在熱通道兩側(cè);2)密封全部架空地板上橋架開孔和橋架上因?yàn)殡娎|分布而設(shè)置開孔;3)封住機(jī)架上全部不使用空間或者面板上開孔，降低冷量損耗以及防止空氣短路;4)合理布置穿孔地板位置;5)合理布置機(jī)房空調(diào)位置以及正確計(jì)算空調(diào)各個(gè)參數(shù);6)盡可能在機(jī)柜上方搜集全部熱風(fēng)進(jìn)入吊頂靜壓箱內(nèi)或者風(fēng)管內(nèi);7)將架空地板下大管徑水管布置在機(jī)房空調(diào)后下方(設(shè)備機(jī)房能夠稍稍離開墻壁以留出地板下空間布置水管);8)架空地板下主橋架也盡可能靠墻布置?？朔陨纤懈鞣N氣流布置注意點(diǎn)和問題后所布置經(jīng)典機(jī)房氣流分布見圖2?？偠灾?，在選擇穿孔地板類型時(shí)應(yīng)綜合考慮透風(fēng)率和布置位置而且選擇帶風(fēng)閥穿孔地板方便日后進(jìn)行風(fēng)量平衡調(diào)試。然后依照機(jī)柜冷量計(jì)算所需風(fēng)量，以2m/s速度計(jì)算穿孔板所需截面積，從而確定穿孔板數(shù)量。吊頂回格調(diào)柵設(shè)置一樣遵照以上標(biāo)準(zhǔn)。3、設(shè)備選型3.1機(jī)房空調(diào)選型(見表1)3.2排風(fēng)機(jī)選擇因?yàn)檫^渡季節(jié)大量新風(fēng)會(huì)進(jìn)人數(shù)據(jù)中心，需要強(qiáng)制排風(fēng)，而且考慮到數(shù)據(jù)中心防排煙設(shè)計(jì)，所以設(shè)置屋頂排風(fēng)機(jī)。依照機(jī)房空調(diào)數(shù)量配置排風(fēng)機(jī)，每個(gè)數(shù)據(jù)中心設(shè)置1臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)。排風(fēng)機(jī)技術(shù)參數(shù)見表2。EF/1~3服務(wù)于1#數(shù)據(jù)中心，EF/4~8服務(wù)于2#數(shù)據(jù)中心，EF/9~10服務(wù)于3#數(shù)據(jù)中心，EF/11~13服務(wù)于4#數(shù)據(jù)中心。4、數(shù)據(jù)中心能耗分析對(duì)4個(gè)數(shù)據(jù)中心用電能耗進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，見圖3(圖中數(shù)據(jù)是系統(tǒng)正常運(yùn)行能耗，其中沒有考慮任何節(jié)能方法)。IT設(shè)備能耗為9784920kWh/a，制冷機(jī)能耗為1900920kWh/a，機(jī)房空調(diào)能耗為765624kWh/a，冷卻塔和水泵能耗分別為131400kWh/a和486180kWh/a，照明能耗為61145kWh/a。該圖直觀地顯示了數(shù)據(jù)中心設(shè)備耗電量分布，其中，主要耗電設(shè)備是IT設(shè)備本身，所占百分比為74.5%，除了要求在IT設(shè)備設(shè)計(jì)和選型時(shí)盡可能選擇節(jié)能型產(chǎn)品外，25%空調(diào)耗電量也不容小覷，空調(diào)工程師應(yīng)該利用各種節(jié)能伎倆對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。5、節(jié)能系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用和投資回收期數(shù)據(jù)中心主要節(jié)能模式有中央機(jī)房冰蓄冷系統(tǒng)、過渡季新風(fēng)供冷系統(tǒng)、一次泵變流量系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)帶變頻器、帶新風(fēng)冷卻高效冷水機(jī)組、帶高效盤管機(jī)房空調(diào)、高效電動(dòng)機(jī)等等。本文將就節(jié)能比較顯著冰蓄冷和過渡季新風(fēng)供冷系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行費(fèi)用比較和投資回收期計(jì)算。5.1采取冰蓄冷系統(tǒng)節(jié)能分析在該項(xiàng)目標(biāo)空調(diào)設(shè)計(jì)中，配置了2臺(tái)1050kW冰蓄冷螺桿制冷機(jī)和1臺(tái)容量較大制冷機(jī)。22：00~06：00由2臺(tái)冰蓄冷螺桿機(jī)進(jìn)行蓄冰，白天電價(jià)高峰時(shí)進(jìn)行融冰，供給部分?jǐn)?shù)據(jù)中心空調(diào)制冷，考慮到數(shù)據(jù)中心冷量非常穩(wěn)定且集中在特定房間內(nèi)，所以能夠平均分配夜間所蓄冷量(忽略融冰損耗)，表4，5對(duì)冰蓄冷設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行了分析，其中蓄冰空調(diào)系統(tǒng)耗電量計(jì)算只包含了制冷機(jī)房中乙二醇主機(jī)、乙二醇泵、冷卻水泵，冷卻塔電量，常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)耗電量只含制冷機(jī)房中冷水機(jī)組、冷卻水泵，冷卻塔電量，其余部分兩種系統(tǒng)基本相同，故未加考慮。5.2采取過渡季節(jié)新風(fēng)供冷系統(tǒng)節(jié)能分析當(dāng)采取過渡季節(jié)新風(fēng)供冷系統(tǒng)時(shí)，服務(wù)數(shù)據(jù)中心設(shè)備僅僅是機(jī)房空調(diào)和排風(fēng)機(jī)。當(dāng)室外比焓小于數(shù)據(jù)中心內(nèi)比焓時(shí)，空調(diào)冷源能夠采取室外新風(fēng)。第2.3.1節(jié)中提到過4個(gè)數(shù)據(jù)中心將設(shè)置1臺(tái)中央控制器控制整個(gè)數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)，室外比焓值由空氣處理設(shè)備系統(tǒng)上新風(fēng)溫濕度傳感器采集并計(jì)算得到，室內(nèi)比焓值為干球溫度15℃，相對(duì)濕度26%時(shí)比焓，中央控制器依照逐時(shí)比焓比較來控制新風(fēng)閥門開度。依照上海市歷年逐時(shí)溫濕度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)了過渡季節(jié)新風(fēng)供冷系統(tǒng)和日常冷水機(jī)組系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用，并對(duì)前者運(yùn)行成本進(jìn)行了分析，結(jié)果見表6。從表中能夠看到，兩種系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間相同，整年不間斷運(yùn)行，但耗電量不一樣。當(dāng)采取過渡季節(jié)新風(fēng)供冷系統(tǒng)時(shí)，耗電量計(jì)算只包含了排風(fēng)機(jī)用電量，如表中1—4月和11，12月;當(dāng)系統(tǒng)冷源來自中央冷水機(jī)組系統(tǒng)時(shí)，耗電量包含了1臺(tái)1050kw螺桿冷水機(jī)組、冷水泵、冷卻水泵、冷卻塔。因?yàn)槠溆嗖糠郑热鐧C(jī)房空調(diào)，不論何種系統(tǒng)運(yùn)行能耗都相同，故未考慮其耗電量。應(yīng)用以上兩種節(jié)能方式后，整年能耗統(tǒng)計(jì)見圖4。兩種節(jié)能方式節(jié)約費(fèi)用約為14000000元/a，約占整棟大樓窄調(diào)年運(yùn)行費(fèi)用30%。6、系統(tǒng)安全可靠性和多樣化為了確保3#數(shù)據(jù)中心整年8760h不間斷電源(同時(shí)也兼顧該大樓中其余有一樣要求房間，如弱電機(jī)房、程控交換機(jī)房和UPS房間等)，設(shè)計(jì)中對(duì)機(jī)房空調(diào)進(jìn)行互為備用和多樣化設(shè)計(jì)。6.1設(shè)備備用和多樣化1)各數(shù)據(jù)中心分別設(shè)置了N(表示實(shí)際需要設(shè)備臺(tái)數(shù))+1臺(tái)機(jī)房空調(diào)，確保任何1臺(tái)機(jī)器發(fā)生故障都能有備用空調(diào)代替，同時(shí)也合理分配了每臺(tái)機(jī)房空調(diào)運(yùn)行時(shí)間，機(jī)組控制和切換由各數(shù)據(jù)中心機(jī)房空調(diào)集中控制器進(jìn)行。2)對(duì)于要求較高3#中心，機(jī)房空調(diào)配置了雙盤管，冷源分別來自不一樣冷水機(jī)組。設(shè)計(jì)三路冷水系統(tǒng)，分別是來自中央冷水機(jī)組，高效冷水機(jī)組以及風(fēng)冷式冷水機(jī)組，確保在任何時(shí)候都有兩路不一樣冷水可供給。中央冷水機(jī)組水泵采取一次泵變流量集水系統(tǒng)，全部水泵互為備用;高效冷水機(jī)組和風(fēng)冷冷水機(jī)組分別設(shè)置了一用一備水泵。3)各數(shù)據(jù)中心分別設(shè)置了多臺(tái)機(jī)械排風(fēng)設(shè)備，不但在過渡季節(jié)可利用新風(fēng)供冷，而且在最差情況下(假設(shè)全部冷水機(jī)組都故障情況下)機(jī)房有最基本通風(fēng)功效。對(duì)于3#數(shù)據(jù)中心，機(jī)房空調(diào)和排風(fēng)機(jī)都配置了應(yīng)急電源。6.2系統(tǒng)備用和多樣化除了設(shè)備互為備用和多樣化以外，空調(diào)系統(tǒng)也要求互為備用和多樣化，本項(xiàng)目中依照溫度提出了不一樣方案，每種方案都確保有3套系統(tǒng)能夠互為支持運(yùn)行。1)當(dāng)室外溫度高于15℃時(shí)，機(jī)房空調(diào)制冷能夠來自于：中央冷水機(jī)組+機(jī)房空調(diào)(冷水盤管)，高效冷水機(jī)組+機(jī)房空調(diào)(乙二醇盤管)，風(fēng)冷冷水機(jī)組+機(jī)房空調(diào)(乙二醇盤管)。2)當(dāng)室外溫度低于15℃時(shí)，機(jī)房空調(diào)制冷能夠來自于：排風(fēng)機(jī)+機(jī)房空調(diào)(無冷水)，高效冷水機(jī)組+機(jī)房空調(diào)(乙二醇盤管)，風(fēng)冷冷水機(jī)組+機(jī)房空調(diào)(乙二醇盤管)。6.3系統(tǒng)應(yīng)急性統(tǒng)對(duì)于3#數(shù)據(jù)中心，全部服務(wù)于機(jī)房空調(diào)排風(fēng)機(jī)和風(fēng)冷冷水機(jī)組都設(shè)有來自柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)急電源。當(dāng)大樓兩路供電都失效時(shí)，機(jī)房空調(diào)制冷來自：風(fēng)冷冷水機(jī)組+機(jī)房空調(diào)(乙二醇盤管)，排風(fēng)機(jī)+機(jī)房空調(diào)(無冷水)。7、結(jié)語對(duì)上海某研發(fā)大樓4個(gè)數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，并從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、氣流分布、設(shè)備選型、節(jié)能方案、系統(tǒng)安全可靠性和多樣化等方面進(jìn)行了詳細(xì)描述。數(shù)據(jù)中心是個(gè)純顯熱環(huán)境，而且要整年連續(xù)運(yùn)行，依照這一特點(diǎn)，過渡季節(jié)新風(fēng)供冷系統(tǒng)合理應(yīng)用能夠節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，結(jié)合空調(diào)本身一些節(jié)能方法，如冰蓄冷冷水機(jī)組、高效率帶全新風(fēng)制冷冷水機(jī)組、設(shè)備中高效率電動(dòng)機(jī)以及一套智能獨(dú)立數(shù)據(jù)中心空調(diào)中央控制器，種種節(jié)能系統(tǒng)結(jié)合，使得整個(gè)數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)得到了優(yōu)化，更使得數(shù)據(jù)中心日常運(yùn)行費(fèi)用得到了大幅縮減。這種節(jié)能設(shè)計(jì)理念也給空調(diào)設(shè)計(jì)工作者拓寬了思緒，更給數(shù)據(jù)中心運(yùn)行者提供了更多合理選擇。最終，不得不提是數(shù)據(jù)中心空調(diào)多樣化和安全性，只有具備了一個(gè)多樣化系統(tǒng)，使得數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)能夠確保整年不問斷運(yùn)行，以上種種節(jié)能方案才能得以實(shí)現(xiàn)。參考鏈接：數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)初探發(fā)表時(shí)間：-4-1楊國榮胡仰耆馬偉駿起源：萬方數(shù)據(jù)關(guān)鍵字：數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)通信設(shè)備空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心信息化應(yīng)用調(diào)查我要找茬在線投稿加入收藏發(fā)表評(píng)論好文推薦打印文本數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)有別于常規(guī)舒適性空調(diào)系統(tǒng)，該類設(shè)施空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷特點(diǎn)是顯熱負(fù)荷密度大、顯熱比高。就數(shù)據(jù)中心空調(diào)慣用設(shè)計(jì)參數(shù)、負(fù)荷特點(diǎn)及系統(tǒng)方式進(jìn)行了簡單探討，并對(duì)我國數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)展進(jìn)行了展望。1概述依據(jù)美國《數(shù)據(jù)中心電信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》(TelecommunicationsInfrastructureStandardforDataCenters．ANSI／17A一942—)定義，數(shù)據(jù)中心是容納計(jì)算機(jī)房及其支持區(qū)域一幢建筑物或建筑物中某個(gè)部分，主要設(shè)置進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)交換計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電子設(shè)備。數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)主要任務(wù)是為數(shù)據(jù)處理設(shè)備提供適宜工作環(huán)境(溫度、濕度、含塵度等)，確保數(shù)據(jù)通信設(shè)備運(yùn)行可靠性和有效性，本文就數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)作初步探討。2數(shù)據(jù)中心環(huán)境要求2．1電子設(shè)備環(huán)境分級(jí)數(shù)據(jù)中心中需要采取空調(diào)來確保適宜環(huán)境條件數(shù)據(jù)通信設(shè)備主要包含：各類服務(wù)器、高密度和超高密度通信設(shè)備、磁帶存放器、存放服務(wù)器、工作站及安裝數(shù)據(jù)通信設(shè)備機(jī)架或機(jī)柜。這些數(shù)據(jù)通信設(shè)備所需環(huán)境要求取決于所用設(shè)備和制造商。美國供熱制冷空調(diào)工程師學(xué)會(huì)(ASHRAE)出版系列叢書之一《數(shù)據(jù)處理環(huán)境熱工指南》中列出了數(shù)據(jù)中心對(duì)應(yīng)分級(jí)(1～4級(jí))所對(duì)應(yīng)環(huán)境要求；(ASHRAE手冊(cè)應(yīng)用篇》中提到了第5級(jí)分類，即網(wǎng)絡(luò)設(shè)備——建筑系統(tǒng)(NEBS)級(jí)。該分類在數(shù)據(jù)通信中也普遍使用，電子設(shè)備環(huán)境分級(jí)以下：a．1級(jí)。它是一個(gè)能嚴(yán)格控制環(huán)境參數(shù)(露點(diǎn)溫度、干球溫度和相對(duì)濕度)及執(zhí)行主要任務(wù)操作數(shù)據(jù)通信環(huán)境。此工作環(huán)境所對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)處理設(shè)備主要是企業(yè)服務(wù)器和存放設(shè)備。b．2級(jí)。它是一個(gè)對(duì)環(huán)境參數(shù)(露點(diǎn)溫度、干球溫度和相對(duì)濕度)能進(jìn)行某種程度控制數(shù)據(jù)通信環(huán)境。此工作環(huán)境所對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)處理設(shè)備主要是小型服務(wù)器、存放設(shè)備、個(gè)人計(jì)算機(jī)及工作站。c．3級(jí)。它是一個(gè)只對(duì)個(gè)別環(huán)境參數(shù)(如溫度)進(jìn)行控制辦公室、家庭或可移動(dòng)區(qū)域環(huán)境。此環(huán)境所對(duì)應(yīng)設(shè)備是個(gè)人電腦、工作站及打印機(jī)等。d．4級(jí)。它是一個(gè)只需通風(fēng)，在冬季能滿足供熱要求，對(duì)氣候情況進(jìn)行適當(dāng)控制零售點(diǎn)、輕工業(yè)及工廠環(huán)境。此環(huán)境所對(duì)應(yīng)設(shè)備是零售設(shè)備、工業(yè)控制器、計(jì)算機(jī)，以及掌上電腦等便攜式電子產(chǎn)品。e．NEBS。通常指對(duì)環(huán)境參數(shù)(露點(diǎn)溫度、于球溫度和相對(duì)濕度)進(jìn)行某種程度控制數(shù)據(jù)通信環(huán)境。按此環(huán)境要求進(jìn)行設(shè)計(jì)產(chǎn)品類型包含開關(guān)、傳輸設(shè)備、路由器等。在ASHRAE電子設(shè)備環(huán)境分級(jí)中，3級(jí)、4級(jí)環(huán)境要求不適合數(shù)據(jù)通信設(shè)備運(yùn)行。能滿足數(shù)據(jù)通信中心設(shè)備運(yùn)行是l級(jí)、2級(jí)以及NEBS環(huán)境。2．2電子設(shè)備工作環(huán)境參數(shù)要求表1所列數(shù)據(jù)為l級(jí)、2級(jí)及NEBS級(jí)數(shù)據(jù)中心推薦環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)值和允許環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)值。這些參數(shù)主要是數(shù)據(jù)通信設(shè)備所處環(huán)境空氣溫度、空氣溫度改變速率、濕度、空氣過濾要求及空氣污染、通風(fēng)情況等．表11級(jí)、2級(jí)及NEBS級(jí)環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)2．2．1空氣溫度要求數(shù)據(jù)通信設(shè)備運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生極大顯熱量，當(dāng)數(shù)據(jù)通信設(shè)備較長時(shí)間處于高溫或較大溫度改變梯度環(huán)境中時(shí)，可能因溫度過高而出現(xiàn)宕機(jī)現(xiàn)象，溫度太高，可使數(shù)據(jù)處理設(shè)備工作環(huán)境惡化，長此以往，將縮短電子設(shè)備使用壽命，也使數(shù)據(jù)通信設(shè)備可靠性降低。由表1可知，對(duì)于1級(jí)、2級(jí)環(huán)境要求數(shù)據(jù)中心。其溫度控制范圍應(yīng)為20～25℃：而對(duì)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備——建筑系統(tǒng)(NEBS)級(jí)環(huán)境要求數(shù)據(jù)中心，其溫度控制范圍更寬些，可達(dá)18～27℃。允許溫度范圍可認(rèn)為只能短期運(yùn)行，正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)將環(huán)境溫度嚴(yán)格控制在推薦范圍內(nèi)。我國《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50174—)中對(duì)對(duì)應(yīng)機(jī)房設(shè)計(jì)溫度也做了要求，該規(guī)范將電子信息系統(tǒng)機(jī)房劃分成3級(jí)。對(duì)于A級(jí)與B級(jí)電子信息系統(tǒng)機(jī)房，其主機(jī)房設(shè)計(jì)溫度為23±l℃，C級(jí)機(jī)房溫度控制范圍是18～28℃，機(jī)房不工作時(shí)，其溫度應(yīng)控制在5～35℃。實(shí)際溫度控制范圍應(yīng)依照數(shù)據(jù)通信設(shè)備類型與設(shè)備供給商要求而定。2．2．2環(huán)境溫度改變速率要求一些數(shù)據(jù)通信設(shè)備制造商制訂了數(shù)據(jù)通信設(shè)備允許環(huán)境溫度改變速率標(biāo)準(zhǔn)，以防止環(huán)境溫度突然改變對(duì)數(shù)據(jù)通信設(shè)備造成沖擊。環(huán)境溫度改變速率標(biāo)準(zhǔn)可適應(yīng)全部已安裝數(shù)據(jù)通信設(shè)備。對(duì)于l級(jí)與2級(jí)環(huán)境要求數(shù)據(jù)中心，ASHRAE推薦最大環(huán)境溫度改變速率為5K/h；磁帶和存放設(shè)備對(duì)溫度改變速率要求更高。通常要求其環(huán)境溫度改變速率小于2K/h，濕度改變速率小于5%/h。NEBS級(jí)要求其測試新設(shè)備允許溫度改變速率可達(dá)30K/h，一旦空凋冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障，設(shè)備周圍環(huán)境溫度改變速率可能比30K/h還大些。數(shù)據(jù)通信設(shè)備不工作時(shí)能夠允許其環(huán)境溫度在一個(gè)較大范圍內(nèi)改變，但需要向數(shù)據(jù)通信機(jī)房提供不問斷供冷，以維持最低運(yùn)行工況，防止數(shù)據(jù)通信設(shè)備受到熱沖擊。2．2．3濕度要求較高相對(duì)濕度會(huì)使數(shù)據(jù)通信設(shè)備電極導(dǎo)電失效、濕度計(jì)積塵失效、磁帶介質(zhì)犯錯(cuò)和過分磨損以及產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。在極端情況下，液體冷卻設(shè)備冷表面還可能出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象。較低相對(duì)濕度將產(chǎn)生影響設(shè)備運(yùn)行靜電，甚至可能損壞設(shè)備。磁帶和存放介質(zhì)在低相對(duì)濕度下也會(huì)產(chǎn)生過分磨損，數(shù)據(jù)中心環(huán)境濕度應(yīng)控制在推薦濕度范圍內(nèi)。2．2．4空氣過濾要求在進(jìn)人數(shù)據(jù)通信機(jī)房之前，室外新風(fēng)必須經(jīng)過過濾和預(yù)處理，去除塵粒和腐蝕性氣體。表1中列出是數(shù)據(jù)中心循環(huán)空氣過濾器推薦值及最小過濾效率值?？諝庵袎m粒將影響數(shù)據(jù)通信設(shè)備運(yùn)行，所以，數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)采取高效、適宜過濾裝置。腐蝕性氣體會(huì)快速破壞印刷電路板上金屬薄膜和導(dǎo)電體，造成末端連接處電阻值增大。另外，塵粒在散熱板上堆積也將增加熱阻，降低換熱效率。2．2．5新風(fēng)要求數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)必須提供適量室外新風(fēng)，以保持?jǐn)?shù)據(jù)通信機(jī)房正壓值和確保室內(nèi)人員衛(wèi)生要求，數(shù)據(jù)通信機(jī)房保持正壓可預(yù)防污染物滲透室內(nèi)。即使大多數(shù)數(shù)據(jù)中心內(nèi)人員較少，但也需確保室內(nèi)人員新風(fēng)需求和衛(wèi)生要求，室內(nèi)人員新風(fēng)需求量應(yīng)滿足全國或當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。3數(shù)據(jù)中心空調(diào)冷負(fù)荷數(shù)據(jù)中心空調(diào)負(fù)荷計(jì)算方法與其余建筑計(jì)算方法相同，在此不贅述。數(shù)據(jù)中心負(fù)荷顯著特征是來自數(shù)據(jù)處理設(shè)備很大內(nèi)熱顯冷負(fù)荷和極高顯熱比。數(shù)據(jù)中心內(nèi)主要熱源是數(shù)據(jù)處理設(shè)備本身，這部分熱量高度集中、分布不均勻且可變。圖1為單位機(jī)架面積(以0．7每平方厘米計(jì))設(shè)備散熱量趨勢圖。圖1單位機(jī)架面積(0．7每平方)熱負(fù)荷趨勢圖伴隨數(shù)據(jù)通信設(shè)備功效提升，數(shù)據(jù)通信設(shè)備單位面積冷負(fù)荷也逐年增加。在1987年，當(dāng)ASHRAE首次將數(shù)據(jù)中心空調(diào)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法寫入手冊(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)中心單位面積冷負(fù)荷只有108～162w每平方厘米。而如今，每個(gè)機(jī)柜(占地約0．7每平方厘米)散熱量高達(dá)3500~10000W，單位面積架空地板功率密度已高達(dá)450~1285W每平方厘米。工程設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)依照設(shè)備布置情況及數(shù)據(jù)通信設(shè)備制造商提供設(shè)備實(shí)際散熱量數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。數(shù)據(jù)通信設(shè)備機(jī)房初建完成時(shí)，設(shè)備設(shè)置密度較小，伴隨數(shù)據(jù)中心不停完善，機(jī)房內(nèi)會(huì)不停增加數(shù)據(jù)處理設(shè)備，散熱量也隨之顯著增加。而且，數(shù)據(jù)中心設(shè)施級(jí)系統(tǒng)和設(shè)備壽命通常可延續(xù)，而數(shù)據(jù)通信設(shè)備壽命通常只有2—5年，在整個(gè)設(shè)施壽命周期內(nèi)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)通信設(shè)備更換與升級(jí)，用相同設(shè)備甚至用功效(功率)更大設(shè)備代替原有設(shè)備。數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行中心級(jí)(或設(shè)施級(jí))空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮這種情況。4數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4．1空氣冷卻空調(diào)系統(tǒng)4．1．1設(shè)備布置與氣流分布為了對(duì)數(shù)據(jù)通信設(shè)備進(jìn)行有效冷卻，機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)空氣分布必須與機(jī)房冷負(fù)荷相匹配?？照{(diào)系統(tǒng)氣流分布應(yīng)能適應(yīng)設(shè)備位置與容量改變，數(shù)據(jù)通信設(shè)備設(shè)置在成行排列機(jī)架或機(jī)柜內(nèi)。通常情況下，機(jī)架與機(jī)柜前后均設(shè)有通道?？照{(diào)送風(fēng)從前側(cè)或下方送入數(shù)據(jù)通信設(shè)備機(jī)架或機(jī)柜，吸收設(shè)備散發(fā)熱量后從機(jī)架或機(jī)柜另一側(cè)或頂部排出。圖2為一個(gè)經(jīng)典機(jī)架或機(jī)柜排列方式。圖2機(jī)架或機(jī)柜排列示意圖數(shù)據(jù)通信機(jī)架與機(jī)柜前后排列形成了冷通道(進(jìn)氣通道)和熱通道(排氣通道)，空調(diào)系統(tǒng)氣流分布應(yīng)結(jié)合機(jī)架或機(jī)柜冷、熱通道位置進(jìn)行設(shè)計(jì)。4．1．2地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信機(jī)房大多采取地板靜壓箱送風(fēng)，上部回風(fēng)。地板送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)可采取機(jī)房專用空調(diào)器向地板靜壓箱送風(fēng)，也可采取集中空氣處理系統(tǒng)向地板靜壓箱送風(fēng)。采取何種系統(tǒng)應(yīng)視數(shù)據(jù)中心平面布置、設(shè)備類型及參數(shù)要求而定。4．1．2．1機(jī)房專用空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心采取機(jī)房專用空調(diào)機(jī)組非常普遍，圖3為某數(shù)據(jù)通信機(jī)房設(shè)備布置平面。在專用機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)中，專用空調(diào)機(jī)組設(shè)置在數(shù)據(jù)通信機(jī)房周圍，數(shù)據(jù)通信機(jī)架或機(jī)柜按進(jìn)出風(fēng)方向成組排列。專用空調(diào)機(jī)組將機(jī)房內(nèi)熱風(fēng)從機(jī)組頂部吸入，經(jīng)過濾，冷、熱處理后送入地板靜壓箱。在地板送風(fēng)靜壓箱內(nèi)。冷空氣經(jīng)過設(shè)置在冷通道處地板送風(fēng)散流器進(jìn)入機(jī)房。然后被吸入機(jī)架或機(jī)柜，進(jìn)入機(jī)架或機(jī)柜空氣吸收數(shù)據(jù)通信設(shè)備散發(fā)熱量后排至熱通道。在熱通道內(nèi)。熱空氣上升。沿著機(jī)房頂板回到機(jī)房專用空調(diào)機(jī)組。4．1．2．2集中空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心也可采取集中空氣處理系統(tǒng)進(jìn)行空氣調(diào)整。通常來說，集中空調(diào)機(jī)組設(shè)置在數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)通信機(jī)房外空調(diào)機(jī)房內(nèi)。室外新風(fēng)與回風(fēng)混合后經(jīng)過空調(diào)機(jī)組過濾、冷卻。再熱處理后由風(fēng)機(jī)送至數(shù)據(jù)通信機(jī)房地板送風(fēng)靜壓箱內(nèi)，再經(jīng)地板送風(fēng)散流器進(jìn)入冷通道，被數(shù)據(jù)通信設(shè)備機(jī)架或機(jī)柜吸入，冷風(fēng)在吸收了設(shè)備產(chǎn)生熱量后被排人熱通道，最終經(jīng)上部回風(fēng)管回至空調(diào)機(jī)組或排至室外，圖4為不帶新風(fēng)除濕盤管空調(diào)系統(tǒng)示意圖。圖5為帶新風(fēng)除濕盤管空調(diào)系統(tǒng)示意圖。4．1．3風(fēng)道上送上回空調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心也可采取上部風(fēng)道送、回風(fēng)空氣分布方式。設(shè)置在數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)通信機(jī)房外空調(diào)機(jī)房內(nèi)集中空氣處理機(jī)組將室外新風(fēng)與回風(fēng)處理后用風(fēng)道送到數(shù)據(jù)通信機(jī)房內(nèi)冷通道上空．冷風(fēng)被數(shù)據(jù)通信設(shè)備機(jī)架或機(jī)柜吸人并在吸收了設(shè)備產(chǎn)生熱量后被排入熱通道．最終經(jīng)設(shè)置在熱通道上部回風(fēng)管回至空調(diào)機(jī)組或排至室外。圖6為數(shù)據(jù)機(jī)房上部風(fēng)道氣流分布示意圖。圖3某數(shù)據(jù)通信機(jī)房設(shè)備布置平面圖4不帶新風(fēng)除濕盤管空調(diào)系統(tǒng)圖5帶新風(fēng)除濕盤管空調(diào)系統(tǒng)4．2液體冷卻系統(tǒng)4．2．1液體冷卻系統(tǒng)基本組成大多數(shù)數(shù)據(jù)中心內(nèi)數(shù)據(jù)處理設(shè)備采取如前所述風(fēng)冷方法進(jìn)行冷卻。伴隨數(shù)據(jù)處理設(shè)備處理速度提升、容量加大，數(shù)據(jù)通信設(shè)備發(fā)燒量(冷負(fù)荷)不停增大。為數(shù)據(jù)中心所提供空氣冷卻系統(tǒng)風(fēng)量和冷量能力正趨向極限。在此情況下，需采取液體冷卻系統(tǒng)來排出數(shù)據(jù)通信設(shè)備廢熱，以降低機(jī)架或機(jī)柜所需總冷卻風(fēng)量。液體冷卻系統(tǒng)可直接冷卻數(shù)據(jù)通信處理器，使其溫度降低，提升其數(shù)據(jù)處理能力。圖7為一經(jīng)典數(shù)據(jù)中心液體圖6數(shù)據(jù)中心上部風(fēng)道氣流分布示意圖冷卻回路原理圖。液體冷卻系統(tǒng)通常由冷卻水系統(tǒng)回路、冷水系統(tǒng)回路、工藝?yán)鋮s系統(tǒng)回路、冷液分配裝置(CDU)及數(shù)據(jù)設(shè)備機(jī)架或機(jī)柜組成。液體冷卻系統(tǒng)所采取冷卻液體主要是：水、乙二醇或丙烯二醇與水化合物、制冷劑、非導(dǎo)電介質(zhì)等。液體冷卻數(shù)據(jù)通信設(shè)備最少應(yīng)有集熱換熱器、排熱換熱器，有設(shè)備還包含壓縮機(jī)，水泵、控制閥、電子控制器等部件。圖6數(shù)據(jù)中心上部風(fēng)道氣流分布示意圖圖7數(shù)據(jù)中心液體冷卻回路原理圖冷卻水系統(tǒng)包含冷卻塔與數(shù)據(jù)中心之間液體回路。它屬于經(jīng)典設(shè)施級(jí)系統(tǒng)。該同路通常包含：室外排熱裝置(冷卻塔或干式液體冷卻器)、水泵、膨脹水箱、冷卻循環(huán)泵以及分布管路。冷水系統(tǒng)也是經(jīng)典設(shè)施級(jí)系統(tǒng)．它可包含數(shù)據(jù)通信房間專用系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)中心冷水機(jī)組與冷液分配裝置之間系統(tǒng)組成。冷水系統(tǒng)包含冷水機(jī)組、水泵、冷卻設(shè)備和設(shè)施級(jí)分布管路。工藝?yán)鋮s系統(tǒng)通常不延伸到數(shù)據(jù)通信設(shè)備機(jī)房之外，除非在系統(tǒng)配置時(shí)將冷液分配裝置置于數(shù)據(jù)中心之外。該系統(tǒng)作為一個(gè)專用回路，將數(shù)據(jù)中心內(nèi)設(shè)備冷卻系統(tǒng)熱量傳遞給冷水系統(tǒng)。該回路以單相或兩相流換熱形式進(jìn)行工作，用熱管、熱虹吸管、泵送流體與／或蒸氣壓縮循環(huán)促進(jìn)換熱。工藝?yán)鋮s系統(tǒng)最少應(yīng)有集熱換熱器(數(shù)據(jù)通信設(shè)備冷卻系統(tǒng)集成件)、排熱換熱器與連接管路。該系統(tǒng)也會(huì)有如壓縮機(jī)／水泵、控制閥、電子控制器、過濾器和流體循環(huán)冷卻附件等設(shè)備。4．2．2液體冷卻系統(tǒng)基本要求數(shù)據(jù)中心液體冷卻系統(tǒng)應(yīng)滿足以下基本要求：a．靈活性。數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)具備在安裝新設(shè)備時(shí)可降低或防止系統(tǒng)中止特點(diǎn)。集中站房應(yīng)考慮在負(fù)荷增加時(shí)能添加冷水機(jī)組、水泵與冷卻塔。為了未來再接納計(jì)算機(jī)和冷卻系統(tǒng)，應(yīng)制訂和利用合理負(fù)荷管理制度，制訂發(fā)展計(jì)劃或策略。從防止運(yùn)行中止和裝置費(fèi)用角度看，通常禁止采取改變管道尺寸方法去求得容量增加。b．可擴(kuò)展性。冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)未來負(fù)荷增加，數(shù)據(jù)通信設(shè)備更新期為2～5年，故冷卻系統(tǒng)需要有擴(kuò)展能力，管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)能支持冷負(fù)荷密度，集中站房應(yīng)有足夠空間供未來冷水機(jī)組、水泵和冷卻塔之用，站房內(nèi)冷水和冷卻水系統(tǒng)分、集水器大小，應(yīng)從運(yùn)行第一天起到容鼉?cè)黾?，以至達(dá)成未來最大容量．均能很好地適應(yīng)。c．安裝、涮試、運(yùn)行簡單。冷卻設(shè)備應(yīng)安裝方便、位置可見、易近，系統(tǒng)調(diào)試方便，運(yùn)行簡單。d．維護(hù)與故障排除便捷。維護(hù)方便、快速，能準(zhǔn)確排除故障是高可用性數(shù)據(jù)中心主要標(biāo)志。冷卻設(shè)備周圍應(yīng)有足夠工作間距，提供維護(hù)與操作閥門、控制裝置、傳感器和大型設(shè)備所需通道。冷水管與冷卻水管走向應(yīng)防止與冷卻系統(tǒng)設(shè)備搬動(dòng)發(fā)生沖突：水泵、冷水機(jī)組布置應(yīng)方便更換：切斷閥門位置也必須能在更換時(shí)不使服務(wù)中止。e．可用性與可靠性。數(shù)據(jù)中心液體冷卻設(shè)備足夠冗余可確保系統(tǒng)可靠性和最大可用性。4．2．3液體冷卻管路系統(tǒng)特點(diǎn)液體冷卻管路系統(tǒng)確定了冷源(站房)與負(fù)荷之問關(guān)系。管路系統(tǒng)應(yīng)考慮簡易、投資節(jié)約，便于維護(hù)、升級(jí)或變更，便于運(yùn)行、控制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行綜合評(píng)定。伴隨所需冷卻熱量連續(xù)增加，管路系統(tǒng)必須能擴(kuò)展，以接納未來增加輸送量。液體冷卻系統(tǒng)慣用設(shè)計(jì)方法是選大冷水站房內(nèi)干管和分配集管。液體冷卻系統(tǒng)主要目標(biāo)是將冷液輸送到數(shù)據(jù)中心所需地點(diǎn)，液體冷卻系統(tǒng)可采取同程系統(tǒng)。也可采取異程系統(tǒng)。表2為幾個(gè)慣用液體冷卻管路系統(tǒng)特點(diǎn)。4．2．4液體冷卻管路系統(tǒng)水質(zhì)要求液體冷卻系統(tǒng)水質(zhì)應(yīng)滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求。表2幾個(gè)慣用液體冷卻管路系統(tǒng)特點(diǎn)《ASHRAE手冊(cè)應(yīng)用篇》第48章對(duì)系統(tǒng)水質(zhì)有要求：PH，7～9；硫<10ppm；硫酸鹽<100ppm；氯化物<50ppm：細(xì)菌<1000CFUs／ml(CFU是菌落總數(shù)英文縮寫)；總硬度(如CaC03)<200ppm；蒸發(fā)后沉淀物<500ppm；濁度<20NTU(濁度計(jì))。在進(jìn)行液體冷卻系統(tǒng)沒計(jì)時(shí)．必須設(shè)置水處理裝置。水處理裝置能在系統(tǒng)運(yùn)行中在線自動(dòng)檢測系統(tǒng)水質(zhì)參數(shù)。將實(shí)際水質(zhì)參數(shù)控制在要求范圍內(nèi)．確保系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行。4．2．5液體冷卻管路系統(tǒng)調(diào)試要求在采取液體冷卻系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心內(nèi)，制冷站房、冷卻水系統(tǒng)、冷水系統(tǒng)屬于中心級(jí)或設(shè)施級(jí)系統(tǒng)．而數(shù)據(jù)中心內(nèi)部冷水系統(tǒng)和工藝?yán)鋮s系統(tǒng)則屬于機(jī)架或機(jī)柜級(jí)系統(tǒng)。前者由中心(設(shè)施)管理，后者由數(shù)據(jù)通信設(shè)備供給商管理。所以，在中心級(jí)與機(jī)架級(jí)系統(tǒng)之間存在著結(jié)合部，結(jié)合部上游由中心負(fù)責(zé)調(diào)試，結(jié)合部下游則由設(shè)備供給商調(diào)試。中心系統(tǒng)必須向工藝系統(tǒng)提供滿足參數(shù)要求(溫度、流量、壓力等)冷液。在調(diào)試階段，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)各組成部件及總成系統(tǒng)進(jìn)行測試，以確保整個(gè)系統(tǒng)功效適宜，并確保數(shù)據(jù)通信沒備正常運(yùn)行。5結(jié)語數(shù)據(jù)中心對(duì)空氣環(huán)境要求有別于常規(guī)舒適性空調(diào)，其空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)也不一樣于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)。對(duì)于規(guī)模不一樣、要求不一樣、負(fù)荷密度不一樣數(shù)據(jù)中心，采取何種形式空調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)經(jīng)詳細(xì)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)論證后確定。設(shè)計(jì)人員應(yīng)在充分了解數(shù)據(jù)通信設(shè)備結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，從設(shè)備供給商處取得詳細(xì)、準(zhǔn)確熱負(fù)荷數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)通信設(shè)備定位后，應(yīng)結(jié)合空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)方式進(jìn)行溫度場數(shù)值模擬，從而選擇最好送風(fēng)方式和空調(diào)參數(shù)．確保數(shù)據(jù)通信設(shè)備有效冷卻。數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)有強(qiáng)大可擴(kuò)展性和高可靠性，確保數(shù)據(jù)中心運(yùn)行過程中擴(kuò)容或升級(jí)。數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)對(duì)于大多數(shù)暖通設(shè)計(jì)人員來說，可能是一個(gè)陌生領(lǐng)域。所以，暖通研究和設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心空調(diào)方式和系統(tǒng)進(jìn)行深入研究、調(diào)查。總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，制訂適合我國國情數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)程、規(guī)范和方法，為設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)依據(jù)。本文為授權(quán)轉(zhuǎn)載文章，任何人未經(jīng)原授權(quán)方同意，不得復(fù)制、轉(zhuǎn)載、摘編等任何方式進(jìn)行使用，e-works不負(fù)擔(dān)由此而產(chǎn)生任何法律責(zé)任!如有異議請(qǐng)及時(shí)告之，方便進(jìn)行及時(shí)處理。聯(lián)絡(luò)方式：tel：/20/21。數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)制冷容量估算起源：考試大

【有了考試大，考遍全天下】

2月25日

全部電子設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生熱量，為了防止設(shè)備溫度升高至無法接收程度，必須使這些熱量擴(kuò)散掉。數(shù)據(jù)中心或網(wǎng)絡(luò)機(jī)房內(nèi)大多數(shù)IT設(shè)備和其余設(shè)備都是經(jīng)過空氣冷卻。為了確定制冷系統(tǒng)容量，必須了解封閉空間內(nèi)設(shè)備發(fā)燒量以及其余常見熱源所產(chǎn)生熱量。確定整個(gè)系統(tǒng)發(fā)燒量一個(gè)系統(tǒng)總發(fā)燒量等于它全部組件發(fā)燒量之和。整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)包含IT設(shè)備及其余項(xiàng)，比如UPS、配電系統(tǒng)、空調(diào)裝置、照明設(shè)施和人員等。不過，能夠依照簡單標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則確定各項(xiàng)發(fā)燒量。UPS和配電系統(tǒng)發(fā)燒量由兩部分組成：一部分是固定損耗值，另一部分與負(fù)載功率成正比。對(duì)于不一樣品牌和型號(hào)設(shè)備，能夠認(rèn)為它們這兩部分熱量損耗是一致，所以能夠比較準(zhǔn)確地估量它們發(fā)燒量。照明設(shè)施和人員所產(chǎn)生熱量也能夠使用標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行估算。要確定整個(gè)系統(tǒng)熱負(fù)荷，只需要一些很輕易獲取數(shù)值信息，比如地板面積（平方英尺）和電力系統(tǒng)額定功率等。空調(diào)裝置風(fēng)扇和壓縮機(jī)會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)多熱量。不過這些熱量大部分會(huì)釋放到房間外部，不會(huì)給數(shù)據(jù)中心內(nèi)部帶來熱量負(fù)荷。不過它會(huì)降低空調(diào)系統(tǒng)效率，因而在確定空調(diào)系統(tǒng)功率時(shí)通常需要加以考慮。能夠使用數(shù)據(jù)中心內(nèi)各項(xiàng)發(fā)燒量進(jìn)行詳細(xì)熱量分析，不過有一個(gè)更加快方法，即利用簡單規(guī)則進(jìn)行估算，這么所得結(jié)果與復(fù)雜分析結(jié)果相差不大。這種快速估算法優(yōu)勢還在于不具備任何專業(yè)知識(shí)或未經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)任何人都可勝任這一工作。表1為快速計(jì)算熱量負(fù)荷數(shù)據(jù)表。使用該數(shù)據(jù)表，能夠快速可靠地確定數(shù)據(jù)中心總熱負(fù)荷。該數(shù)據(jù)表使用方法見表1后計(jì)算步驟。表1―數(shù)據(jù)中心或網(wǎng)絡(luò)機(jī)房散熱量計(jì)算數(shù)據(jù)表計(jì)算步驟首先搜集“所需數(shù)據(jù)”列表中要求信息。如有疑問，請(qǐng)參考下面數(shù)據(jù)定義。然后進(jìn)行發(fā)燒量計(jì)算，并將結(jié)果填寫到“發(fā)燒量分類匯總”列表中。將各分類匯總項(xiàng)相加，得到總發(fā)燒量。數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)制冷容量估算起源：考試大

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2月25日

數(shù)據(jù)定義IT設(shè)備總負(fù)載功率（W）—全部IT設(shè)備電源輸入功率之和。電源系統(tǒng)額定功率—UPS系統(tǒng)額定功率。假如使用了冗余系統(tǒng)，請(qǐng)勿包含冗余UPS功率。經(jīng)典系統(tǒng)示例下文以一個(gè)經(jīng)典系統(tǒng)為例說明怎樣計(jì)算發(fā)燒量。該系統(tǒng)為一個(gè)面積為5000平方英尺（465平方米）、額定功率為250kW數(shù)據(jù)中心，內(nèi)有150個(gè)機(jī)架，最多有20位人員。在本例中，按照通例假設(shè)該數(shù)據(jù)中心功率負(fù)載為額定功率30%。這么，數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備總負(fù)載功率為250kW30%，即75kW。在上述條件下，數(shù)據(jù)中心總發(fā)燒量為108kW，約為IT設(shè)備負(fù)載1.5倍。在本例中，總散熱量中數(shù)據(jù)中心內(nèi)各項(xiàng)所占百分比如圖1所表示。圖1請(qǐng)注意，因?yàn)橄到y(tǒng)僅工作在最大功率30%，所以對(duì)UPS和配電系統(tǒng)在總發(fā)燒量中所占百分比估量要高于其實(shí)際值。假如系統(tǒng)以滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，電源系統(tǒng)效率將提升，它在整個(gè)系統(tǒng)發(fā)燒量中所占百分比將降低。假如對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行過分規(guī)劃，那么將付出效率大幅降低高昂代價(jià)。其余熱源上述分析并沒有考慮周圍環(huán)境中熱源，比如透過窗口照射進(jìn)來陽光和從墻外傳導(dǎo)進(jìn)來熱量。許多小型數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)機(jī)房沒有暴露在室外墻或窗戶，這時(shí)不考慮上述熱源假設(shè)是正確。不過，對(duì)于墻或屋頂暴露在室外大型數(shù)據(jù)中心而言，額外熱量會(huì)進(jìn)入數(shù)據(jù)中心，空調(diào)系統(tǒng)必須將這些熱量帶走。假如數(shù)據(jù)機(jī)房位于有空調(diào)設(shè)備封閉空間內(nèi)，則其余熱源造成影響可忽略不計(jì)。假如數(shù)據(jù)中心有較大面積墻或屋頂暴露在室外，則需要請(qǐng)空調(diào)教授估算出最大熱量負(fù)荷，然后將該值添加到前一部分中確定整個(gè)系統(tǒng)發(fā)燒量中。加濕數(shù)據(jù)中心空調(diào)除了熱交換外，還應(yīng)能控制房間相對(duì)濕度。在理想情況下，達(dá)成所需相對(duì)濕度時(shí)，系統(tǒng)將在水分含量穩(wěn)定空氣中工作，這時(shí)不需要連續(xù)進(jìn)行加濕。但不幸是，在大多數(shù)空調(diào)系統(tǒng)中，其空氣制冷功效會(huì)造成水蒸氣大量凝結(jié)，從而使空氣相對(duì)濕度不夠。所以，需要進(jìn)行賠償性加濕以維持所需濕度。賠償性加濕會(huì)給空調(diào)系統(tǒng)帶來額外熱量負(fù)荷，實(shí)際上降低了空調(diào)系統(tǒng)制冷容量，在設(shè)計(jì)容量時(shí)需要考慮到這一點(diǎn)。對(duì)于小型數(shù)據(jù)機(jī)房或較大配線柜而言，空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)過管道隔離了送風(fēng)與回風(fēng)，不會(huì)造成冷凝，所以不需要連續(xù)進(jìn)行賠償性加濕。這么空調(diào)制冷能力能夠得到充分利用，從而使制冷效率達(dá)成最高。對(duì)于氣流大量混合大型數(shù)據(jù)中心而言，空調(diào)系統(tǒng)必須提供溫度較低空氣，以抵消設(shè)備釋放熱空氣回流所造成影響。這將造成空氣相對(duì)濕度顯著降低，因而需要進(jìn)行賠償性加濕。這使空調(diào)系統(tǒng)性能和制冷能力受到較大影響。所以，在確定空調(diào)系統(tǒng)制冷容量時(shí)，必須加大30%。總之，在估量計(jì)算機(jī)機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)制冷容量時(shí)，需酌情增加：假如是經(jīng)過管道隔離回風(fēng)小型系統(tǒng)，則無需增加；假如是室內(nèi)空氣混合程度很高系統(tǒng)，則需增加30%。？？確定空調(diào)系統(tǒng)制冷容量在明確冷卻需求之后，就能夠確定空調(diào)系統(tǒng)制冷容量了。如前文所述，在此過程中需要考慮以下原因：設(shè)備（包含電源設(shè)備）熱負(fù)荷建筑物傳導(dǎo)熱負(fù)荷考慮加濕所需額外熱負(fù)荷支持冗余所需額外熱負(fù)荷未來所需額外熱負(fù)荷全部這些原因熱負(fù)荷之和（W）即為總熱量負(fù)荷。結(jié)論在確定IT系統(tǒng)冷卻需求時(shí)，可采取一個(gè)簡化過程，未經(jīng)專門培訓(xùn)任何人均可勝任。采取統(tǒng)一瓦特單位表示電源容量和制冷容量，有利于簡化此過程。通常情況下，計(jì)算機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)額定功率必須是預(yù)期IT額定負(fù)載及冗余負(fù)載之和1.3倍。對(duì)于面積在4000平方英尺（372平方米）以下小型網(wǎng)絡(luò)機(jī)房，這一方法都是適用。對(duì)于規(guī)模更大數(shù)據(jù)中心，在選擇空調(diào)系統(tǒng)時(shí)通常還要考慮冷卻需求之外其余原因。通常而言，墻和屋頂之類其余熱源和空氣回流等造成影響不容無視，必須針對(duì)詳細(xì)情況加以考慮。通風(fēng)管道或高架地板設(shè)計(jì)對(duì)整體系統(tǒng)性能有較大效果，也會(huì)顯著影響數(shù)據(jù)中心內(nèi)溫度均勻。采取簡單、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化空氣分配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以及本文介紹簡單熱量負(fù)荷估算方法，能夠大大降低數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)過程中工程設(shè)計(jì)需求?？荚嚧鬁剀疤嵝眩罕緝?nèi)容起源于網(wǎng)絡(luò)，僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)，與本站立場無關(guān)，僅供您學(xué)習(xí)交流使用。其中可能有部分文章經(jīng)過數(shù)次轉(zhuǎn)載而造成文章內(nèi)容缺失、錯(cuò)誤或文章作者不詳?shù)葐栴}，請(qǐng)您諒解。如有侵犯您權(quán)利，請(qǐng)聯(lián)絡(luò)我們，本站會(huì)立刻給予處理。數(shù)據(jù)中心空調(diào)制冷綠色節(jié)能技術(shù)導(dǎo)購03月19日01:05IT168字號(hào)：T|T數(shù)據(jù)中心空調(diào)制冷綠色節(jié)能技術(shù)導(dǎo)購作者：藍(lán)調(diào)日期：-03-19文章屬性：專稿【IT168專稿】伴隨刀片服務(wù)器、虛擬化技術(shù)等被大規(guī)模應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心密度也越來越高。調(diào)查顯示，空調(diào)能耗已經(jīng)占到了機(jī)房電能消耗近40%，這意味著，數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)有著很大節(jié)能降耗空間。本文主要介紹數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)節(jié)能降耗伎倆，其中包含怎樣經(jīng)過技術(shù)改造提升空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能特征，并介紹了一些制冷方面節(jié)能竅門。經(jīng)過技術(shù)改造提升空調(diào)性能實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能在現(xiàn)在己經(jīng)使用空調(diào)系統(tǒng)中，早期產(chǎn)品在先進(jìn)性方面相較新產(chǎn)品會(huì)有顯著不足，經(jīng)過技術(shù)改造，能夠提升性能。能夠采取方法有：1、使用高能效比壓縮機(jī)，比如渦旋壓縮機(jī)等?？照{(diào)壓縮機(jī)是空調(diào)“動(dòng)力心臟”，對(duì)于空調(diào)來說，決定其質(zhì)量最主要原因就是壓縮機(jī)，買空調(diào)首先要看壓縮機(jī)?？照{(diào)主要包含壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、四通閥四大關(guān)鍵，而在這四大主要部件中，以壓縮機(jī)最為主要。空調(diào)壓縮機(jī)是空調(diào)器制冷系統(tǒng)動(dòng)力關(guān)鍵，它可將吸入低溫、低壓制冷劑蒸氣經(jīng)過壓縮提升溫度和壓力，讓里面冷媒動(dòng)起來，并經(jīng)過熱功轉(zhuǎn)換達(dá)成制冷目標(biāo)?？照{(diào)壓縮機(jī)性能決定了節(jié)能空調(diào)能效比。能效比是空調(diào)制冷量與制冷功率比值?？照{(diào)能效比共分為5級(jí)，1級(jí)最節(jié)能，5級(jí)最耗能。業(yè)內(nèi)教授提議，選擇節(jié)能空調(diào)時(shí)首先考慮能效比。還有一點(diǎn)需要注意，空調(diào)壓縮機(jī)帶變頻技術(shù)節(jié)能效果比很好，選擇節(jié)能空調(diào)時(shí)應(yīng)該盡可能選取變頻。變頻空調(diào)壓縮機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速可變，防止壓縮機(jī)頻繁開啟，與定速空調(diào)相比節(jié)電30%。2、利用乙二醇溶液作載冷劑給內(nèi)區(qū)供冷工作原理。全空氣系統(tǒng)中，冬季室外溫度過低時(shí)間，利用冷卻塔給內(nèi)區(qū)直接供冷空調(diào)方式不易實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，能夠?qū)⑹彝饫淇諝庾鳛槔湓?，用乙二醇溶液作載冷劑，將室外自然冷源引入室內(nèi)給內(nèi)區(qū)供冷。需要給外區(qū)供熱而給內(nèi)區(qū)供冷時(shí)，關(guān)閉冷水機(jī)組，依然用鍋爐或城市熱水作為熱源給外區(qū)供熱。在室外安裝板式換熱器，由風(fēng)機(jī)將室外冷空氣引入板式換熱器，乙二醇溶液和室外冷空氣在板式換熱器中進(jìn)行熱交換。被冷卻乙二醇溶液進(jìn)入內(nèi)區(qū)空調(diào)機(jī)組，在機(jī)組中與混合空氣(新、回風(fēng)進(jìn)行混合后空氣)進(jìn)行熱交換，混合空氣被冷卻，溫度降低后進(jìn)入內(nèi)區(qū)房間，給內(nèi)區(qū)房間供冷。乙二醇溶液溫度升高，再次回到室外板式換熱器中，與室外冷空氣進(jìn)行熱交換，溫度降低后繼續(xù)循環(huán)。這種熱交換方式經(jīng)慣用在熱回收系統(tǒng)中。乙二醇和高溫排風(fēng)進(jìn)行熱交換，溫度升高后，進(jìn)入新風(fēng)機(jī)柜，給新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱。從而，回收排風(fēng)中熱量給新風(fēng)加熱，節(jié)約電能，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)。這種將乙二醇溶液作為載冷劑，引入室外冷空氣中冷量給內(nèi)區(qū)供冷方式是一個(gè)很節(jié)能空調(diào)方式。只需在室外裝設(shè)一臺(tái)板式換熱器，運(yùn)行時(shí)，冷水機(jī)組關(guān)閉，只開啟風(fēng)機(jī)和空調(diào)機(jī)組就能夠引入天然冷源給內(nèi)區(qū)供冷，節(jié)約了電能，降低了運(yùn)行費(fèi)用。不過，在利用室外冷量給內(nèi)區(qū)供冷過程中，冷空氣要與乙二醇進(jìn)行熱交換，乙二醇再與混合空氣進(jìn)行熱交換，經(jīng)過兩次熱交換后，冷量損失較大，換熱效率不高，通常低于60%。3、變速馬達(dá)。實(shí)際上，許多機(jī)房空調(diào)都開得過頭了。因?yàn)槎鄶?shù)機(jī)房空調(diào)都很原始，要么開，要么關(guān)，不能調(diào)整大小，現(xiàn)在只有10%機(jī)房空調(diào)具備變速馬達(dá)。具備變速馬達(dá)空調(diào)，能夠依照需要調(diào)整空調(diào)大小，從而達(dá)成節(jié)能降耗目標(biāo)。4、其余。還有一些技術(shù)，能夠讓數(shù)據(jù)中心空調(diào)愈加節(jié)能。比如適當(dāng)放大冷凝器，增加散熱面積，降低冷凝溫度，提升制冷系數(shù);添加冷凍油添加劑，減阻抗磨，增強(qiáng)冷凝器和蒸發(fā)器