TCL空调器（中山）有限公司528427
【摘要】近年来，IT领域发展迅猛，电子信息数据机房大量兴起，特别是高密度刀片服务器成为主流，空调能源消耗也在不断剧增。电子信息数据机房的建设问题已经成为IT企业攻关的重点。笔者通过对电子信息数据机房空调系统特点的分析，结合项目的实际情况，总结出电子信息数据机房空调系统设计的方法。
【关键词】电子信息数据；机房空调系统；设计
一、信息数据机房空调系统的特点
（一）电子数据机房空调负荷的组成
机房空调系统夏季冷负荷包括下列内容：（1）机房内设备的散热量（按产品技术数据计算）；（2）建筑围护结构的得热量；（3）通过外窗进入的太阳辐射热；（4）人体散热；（5）照明负荷；（6）新风负荷；（7）伴随各种散湿过程产生的潜热。机房空调系统湿负荷应包括下列内容：（1）人体散湿量；（2）新风负荷。具体空调负荷计算过程可查阅相关设计手册，在此不做过多赘述。
（二）电子数据机房空调负荷的特点
与舒适性空调负荷相比，数据机房空调负荷存在以下特点：（1）机房内要求恒温恒湿的环境，温度为23±1℃，湿度为40-55%。（2）一般数据机房维护结构多为内墙、无外窗，且机房仅少量工作人员或无人值守。因此数据机房空调负荷中维护结构负荷和人员负荷相对较小，新风、照明负荷为其次，主要负荷为数据机房的电子设备负荷。（3）数据机房电子设备密集，热密度高，显热负荷远远大于潜热负荷，其比例占总空调负荷的90%以上———高显热比。（4）数据机房设备全年365d，全天24h运行，机房空调也需无间断运行。
二、电子信息数据空调系统设计
以某项目为例，进行电子信息数据机房空调系统设计。《电子信息系统机房设计规范》GB50175-2008规定：根据机房的使用性质、管理要求及其在经济和社会中的重要性确定所属级别，电子信息系统机房应划分为A、B、C三级，对各级机房提出相应的环境要求。本项目数据机房确定为A级，室内设计参数要求参见表1。同时要求机房内新风量按照换气次数1次/h计算，正压度保持：室内外压差大于10Pa，邻室压差大于5Pa。
（一）空调系统
本项目地处夏热冬暖地区，数据机房空调负荷包括：机房设备负荷，围护结构传热负荷，人体、照明散热负荷，新风负荷及湿负荷。其负荷的显著特点是数据处理设备显热负荷很大，湿负荷很小。其主要空调负荷是设备负荷，送风量大，全年供冷运行，设备冷负荷密度高且运行较为稳定，新风负荷小。
考虑目前各空调系统的特点及数据机房的使用要求及负荷特点，本项目数据机房采用集中式水冷空调系统。该系统稳定性高，还可以在空调系统供电出现问题情况下，通过设置蓄冷装置实现供冷延时，对制冷系统的安全性及稳定性有了实质性的提高。为了使机房内的空调机组不产生冷凝水，提高数据机房的安全性，空调冷冻水供回水温度由7-12℃提高到13-19℃。同时，供回水温度的提高，使冷水机组的COP值更高，系统节能性更好。
本项目根据工艺布置机柜数据，设置的服务器机柜有802个(工艺设计参数)。经计算，数据机房空调总冷负荷为4484kW，机组采用2台制冷量为2461kW的高温高效离心式变频冷水机组(一用一备)和2台制冷量为1243kW的高温磁悬浮离心式冷水机组(主用)，实现N+1备份，冷冻水温度为13-19℃。应急备用冷源选用2台100m3的在线式蓄冷罐，15min应急备用。蓄冷温度13-14℃，释冷终温19℃。
在输配系统方面，空调供回水管采用可进行在线维修的环状双路布置。即冷冻供回水管分别在一层先做环管，再通过竖管到达各楼层，在每楼层做环管接到空调；冷却水管分2路供回水立管到顶部组成网接入冷却塔。
（二）空调末端系统
空调末端系统采用温湿度独立控制系统，末端采用房间级精密空调机组控制房间温度，湿膜式恒湿机控制房间湿度。数据机房空调采用上送风，侧回风的冷冻水型房间级精密空调机组，气流组织采用冷通道封闭方式。并使用直膨式风冷空调新风机组，保持机房内的正压要求。新风入口处设置初、中效过滤器。数据中心空调系统设备采用定送风量变送风温度的方式。冷水管设电动二通阀，通过感温元件测得室温变化，改变进入空调系统设备冷水流量，实现空调区域温度自动控制。每个数据机房采用1-2台湿膜式恒湿机控制房间湿度。用于变电配电房（含UPS）及电池室采用机房专用降温空调机组，上送风，正面回风，N+1冗余。
（三）气流组织设计
美国电信协会TIA-942《数据中心电信基础设施标准》中要求，数据机房内计算机设备及机架采用冷热通道的安装方式，即机柜采用“背靠背，面对面”的形式摆放，在两列机柜的正面面对通道中间的架空地板上设置空调送风口，在这两列机柜之间形成一个“冷通道”。冷空气流经设备后形成的热空气，排到两排机柜背面中的“热通道”中，通过热通道上方布置的回风口回到空调系统。采用冷热通道布置的方式，能使整个机房冷空气和热空气不混合，使整个机房气流、能量流流动畅通，提高机房精密空调的利用率,进一步提高制冷效果。
但是由于采用冷热通道设计，与规范要求的数据机房房间的设计温湿度参数不同，冷热通道空调温湿度设计参数宜按表2执行。
本项目采用密闭冷通道，冷通道为1.2m，通道内设LED照明，两端要求安装旋转双开门，带隐型闭门器。同时空调设置有接水盘，用于管道的安装接口老化或者安装不紧密，导致小量水分从接口渗出的情况。水分下流至接水盘后倾斜流至冷通道接水槽（玻璃胶封住接口），最后流向地漏。空调气流组织采用下送上回，空调机组输送冷空气进入密闭冷通道，通过地面空调风口送风，回风通过热通道经由吊顶进行回风。
三、结语
综上所述，电子信息数据机房项目发展很快，从低密度的数据机房发展到现阶段的高密度数据机房，空调系统也不断调整，从风冷直接膨胀式机房空调系统到现在使用很普遍的水冷冷水型机房空调系统。随着电子信息数据机房能耗的不断增加，对系统的节能要求越来越高。近几年，大型电子信息数据机房和大型计算机发展很快。设计时必须要考虑空调系统的节能要求，要考虑将成熟的节能技术应用在项目中，特别是北方的项目，应当考虑如何利用机房的发热，同时还要保证空调系统的安全性不降低。
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论文作者:于博洋
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第03期
论文发表时间:2019/6/21
标签：机房论文; 负荷论文; 空调论文; 数据论文; 空调系统论文; 电子信息论文; 通道论文; 《科学与技术》2019年第03期论文;