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

本文以上海市某數(shù)據(jù)中心的機(jī)房精密機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)為例進(jìn)行簡(jiǎn)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(jī)房，總建筑面積約為5 601.9 m2。建筑標(biāo)準(zhǔn)層平面見(jiàn)圖1。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層建筑平面圖

2 數(shù)據(jù)中心機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置原則

根據(jù)GB 50174—2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄Ａ各級(jí)電子信息系統(tǒng)機(jī)房技術(shù)要求中空調(diào)部分的內(nèi)容，同時(shí)參考TIA—942《數(shù)據(jù)中心電信基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》，從系統(tǒng)可靠性及維修便利的角度出發(fā)，機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)采用A級(jí)機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)房機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)采用N＋N的原則設(shè)置，空調(diào)水系統(tǒng)采用2N形式。

3 數(shù)據(jù)中心室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)（見(jiàn)表1）

表1 數(shù)據(jù)中心室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

注：A聲級(jí)噪聲值空調(diào)機(jī)房≤90 dB，調(diào)度大廳≤35 dB；工藝設(shè)備用房在靜態(tài)條件下測(cè)試，每L空氣中大于或等于0.5 μm的塵粒數(shù)應(yīng)少于18 000粒。

4 數(shù)據(jù)中心機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)冷熱負(fù)荷

4.1.1 機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)劃分

機(jī)房精密空調(diào)：數(shù)據(jù)機(jī)房等機(jī)房類房間均按工藝需求設(shè)置機(jī)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(shè)置獨(dú)立的變頻多聯(lián)分體式機(jī)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(shè)置舒適性機(jī)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(fēng)熱回收新風(fēng)系統(tǒng)。

4.1.2 各機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)冷熱負(fù)荷

數(shù)據(jù)中心機(jī)房負(fù)荷在設(shè)計(jì)時(shí)考慮15％的冗余，各功能房間空調(diào)冷熱負(fù)荷見(jiàn)表2。

表2 各功能房間空調(diào)冷熱負(fù)荷

注：機(jī)房機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷包括機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的散熱（按設(shè)備用電功率考慮）、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱、照明裝置散熱、新風(fēng)負(fù)荷。

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

1）數(shù)據(jù)機(jī)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(jī)房專用空調(diào)加閉式冷卻塔；方案2為冷水型恒溫恒濕機(jī)房專用空調(diào)加風(fēng)冷螺桿式熱泵機(jī)組。比選方案均考慮設(shè)置2套獨(dú)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(jī)房全年24 h需要供冷，設(shè)置冷卻水型恒溫恒濕機(jī)房專用空調(diào)，采用集中冷卻水系統(tǒng)。該項(xiàng)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(yùn)行要求，機(jī)房空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)置了2套完全獨(dú)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(bǔ)水裝置等組成，每套系統(tǒng)的設(shè)備及管路均應(yīng)滿足所有機(jī)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?jǐn)?shù)25％的乙二醇水溶液（相變溫度－10.7 ℃）和清水，冷卻水型機(jī)房空調(diào)機(jī)的制冷系統(tǒng)將空調(diào)冷凝熱排至冷卻水系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)板式換熱器和乙二醇水溶液，再將熱量通過(guò)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(shè)備見(jiàn)表3。

表3 方案1主要設(shè)備

注：全冷2、顯冷2對(duì)應(yīng)回風(fēng)溫度24 ℃，相對(duì)濕度50％，冷凝器進(jìn)水溫度29.5 ℃，標(biāo)準(zhǔn)水流量情況；全冷3、顯冷3對(duì)應(yīng)回風(fēng)溫度26.7 ℃，相對(duì)濕度50％，冷凝器進(jìn)水溫度29.5 ℃，標(biāo)準(zhǔn)水流量情況。

3）方案2：數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)置冷水型恒溫恒濕機(jī)房專用空調(diào)，冷水由風(fēng)冷螺桿式熱泵機(jī)組制備。方案2主要設(shè)備見(jiàn)表4。

表4 方案2主要設(shè)備

4）機(jī)組裝機(jī)容量、投資費(fèi)用對(duì)比（見(jiàn)表5）。

表5 機(jī)組裝機(jī)容量、投資費(fèi)用對(duì)比

由表5可以看出：方案1總裝機(jī)容量較方案2小109.3 kW，約占方案1總裝機(jī)容量的19.8％；方案1的總造價(jià)高出方案2約100萬(wàn)元，投資相對(duì)較高。

5）設(shè)計(jì)PUE值對(duì)比（見(jiàn)表6）。

由設(shè)計(jì)PUE值可以看出，方案1設(shè)計(jì)PUE值低于方案2設(shè)計(jì)PUE值。

表6 設(shè)計(jì)PUE值對(duì)比

6）優(yōu)缺點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：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(shè)備分散布置，當(dāng)任意空調(diào)出現(xiàn)故障時(shí)損失極小，安全性很高；且隨著數(shù)據(jù)處理設(shè)備的增加，容易做到逐漸增加空調(diào)設(shè)備。

缺點(diǎn)：方案1及方案2均需要設(shè)備用管線，且數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)有大量的水管，需要針對(duì)漏水作專門處理。

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

8）數(shù)據(jù)機(jī)房新風(fēng)系統(tǒng)。為滿足設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)正壓要求，機(jī)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(jī)房?jī)?nèi)單獨(dú)設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)及控制裝置，新風(fēng)系統(tǒng)的正壓端設(shè)中效空氣過(guò)濾器。

機(jī)房機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的濕負(fù)荷主要為新風(fēng)產(chǎn)生的，為了滿足機(jī)房?jī)?nèi)濕度的要求，機(jī)房專用空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置獨(dú)立的加濕機(jī)，加濕機(jī)的送回風(fēng)方式同機(jī)房空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)，采用下送風(fēng)上回風(fēng)。

9）機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)原理圖及水系統(tǒng)原理圖（見(jiàn)圖2，3）。

圖2 機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)原理圖

注：機(jī)房機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)采用N＋N的原則設(shè)置，互為備用。

圖3 冷卻水系統(tǒng)原理圖

4.3 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

采用冷卻水型機(jī)房空調(diào)機(jī)，設(shè)置專用空調(diào)機(jī)房。數(shù)據(jù)機(jī)房空調(diào)氣流組織均采用下送上回的方式。機(jī)柜布局應(yīng)按冷熱通道設(shè)置，機(jī)柜采用背靠背、面對(duì)面擺放。為防止冷熱風(fēng)短路，冷通道封閉。地面設(shè)置高600 mm的防靜電地板，利用靜電地板下空間作為機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)靜壓箱，冷空氣經(jīng)過(guò)地板上安裝的可調(diào)節(jié)風(fēng)口向機(jī)柜送風(fēng)，熱通道上的吊頂設(shè)置格柵回風(fēng)帶，利用500 mm高吊頂空間作為回風(fēng)靜壓箱，將熱風(fēng)回至機(jī)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(jī)房空調(diào)氣流組織示意

4.4 空調(diào)水系統(tǒng)

機(jī)房空調(diào)設(shè)置集中冷卻水系統(tǒng)，采用一級(jí)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(shè)備及冷卻水管路按照遠(yuǎn)期設(shè)備機(jī)房負(fù)荷考慮，末端冷卻水型機(jī)房空調(diào)按近期設(shè)置，預(yù)留遠(yuǎn)期接入末端機(jī)房空調(diào)的條件。數(shù)據(jù)機(jī)房的機(jī)房空調(diào)機(jī)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(bǔ)液；清水循環(huán)系統(tǒng)采用膨脹水箱定壓、補(bǔ)水，補(bǔ)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(shè)自動(dòng)排氣閥、低位設(shè)排污閥。

為防止機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)冷卻水管、冷凝水管及加濕水管漏水進(jìn)入主設(shè)備區(qū)，機(jī)房靠外墻側(cè)用隔墻將空調(diào)區(qū)與機(jī)房區(qū)分開(kāi)，并在空調(diào)區(qū)地面上均勻排布機(jī)房用潔凈地漏，以保證漏水能及時(shí)排出，確保機(jī)房設(shè)備的安全運(yùn)行。機(jī)房空調(diào)均內(nèi)置水量調(diào)節(jié)閥，配合工藝設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)溫控器調(diào)節(jié)進(jìn)入機(jī)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(jìn)行校核修正。

數(shù)據(jù)機(jī)房的專用空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)有漏水檢測(cè)報(bào)警裝置，并在管道入口處裝切斷閥，漏水時(shí)自動(dòng)切斷給水。數(shù)據(jù)機(jī)房的專用空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)地面設(shè)置擋水和排水設(shè)施。加濕機(jī)補(bǔ)水接自水泵間內(nèi)的軟化水。

5 結(jié)語(yǔ)

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

所采用的冷卻水型恒溫恒濕機(jī)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(jī)房專用空調(diào)加風(fēng)冷螺桿式熱泵機(jī)組方案相比，制冷設(shè)備分散布置，運(yùn)行靈活，有較低的設(shè)計(jì)PUE值，能夠最大限度地滿足業(yè)主使用及后期擴(kuò)展的需求，但是初投資較高。

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