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數(shù)據(jù)機房室內(nèi)環(huán)境要求：
《數(shù)據(jù)處理環(huán)境熱工指南》（美國供熱制冷空調(diào)工程師學會ASHRAE出版的系列叢書之一）中列出了數(shù)據(jù)中心相應分級（1～4級）所對應的環(huán)境要求,。我國規(guī)范按照使用性質(zhì)、管理要求及重要數(shù)據(jù)丟失或網(wǎng)絡(luò)中斷造成的損失或影響程度,，將數(shù)據(jù)機房分為Ａ,，Ｂ，Ｃ三級,，對各級機房提出了相應的環(huán)境要求,。一般大型數(shù)據(jù)機房多為Ａ級（極重要）和Ｂ級（重要），下文以Ａ級和Ｂ級為例說明,。
根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標準的要求,，Ａ級和Ｂ級數(shù)據(jù)機房的溫濕度參數(shù)見表１。
數(shù)據(jù)機房內(nèi)計算機設(shè)備及機架多采用冷熱通道的安裝方式,，即機柜采用面對面的形式一列一列擺放,，在兩列機柜的正面面對通道中間的架空地板上設(shè)置空調(diào)送風口，在這兩列機柜之間形成一個冷空氣區(qū),，稱為冷通道,。冷空氣流經(jīng)設(shè)備后形成的熱空氣排到兩排機柜背面中的熱通道中。采用冷熱通道布置的方式,，能使整個機房冷空氣和熱空氣不混合,，氣流流動通暢。通過冷熱通道這種氣流組織方式,，提高了制冷效率,。但由于采用冷熱通道設(shè)計，與規(guī)范要求的數(shù)據(jù)機房空間的溫濕度參數(shù)有所不同,?？照{(diào)溫濕度宜按表２設(shè)計，更適合現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)機房,。
機房內(nèi)空調(diào)負荷概況：
數(shù)據(jù)機房空調(diào)負荷包括：設(shè)備負荷,，新風負荷，圍護結(jié)構(gòu)的傳熱負荷,，人體,、燈光負荷，濕負荷。
數(shù)據(jù)機房負荷的顯著特點是來自數(shù)據(jù)處理設(shè)備的內(nèi)熱顯冷負荷很大及濕負荷非常小,。數(shù)據(jù)機房內(nèi)的主要空調(diào)負荷是設(shè)備負荷,，數(shù)據(jù)設(shè)備熱量高度集中、分布不均勻,，且數(shù)據(jù)設(shè)備可以根據(jù)機架隨時變換,。數(shù)據(jù)機房空調(diào)系統(tǒng)具有以下特點：送風量大，全年供冷運行,，設(shè)備冷負荷密度高,，新風負荷小，顯熱負荷大等,。
數(shù)據(jù)機房的數(shù)據(jù)工藝布置直到使用時才能確定下來,，這就給空調(diào)負荷計算帶來困難。項目設(shè)計時,，設(shè)計人員應根據(jù)配電情況,、信息設(shè)備工藝布置狀況及數(shù)據(jù)通信設(shè)備制造商提供的設(shè)備實際散熱量計算空調(diào)負荷。
機房空調(diào)系統(tǒng)：
根據(jù)現(xiàn)有空調(diào)設(shè)備和數(shù)據(jù)機房使用情況,，數(shù)據(jù)中心有以下３種基本空調(diào)系統(tǒng)：風冷直接膨脹式機房空調(diào)系統(tǒng),、水冷直接蒸發(fā)式機房空調(diào)系統(tǒng)、冷水型機房空調(diào)系統(tǒng),。
1）風冷直接膨脹式機房空調(diào)系統(tǒng)
該系統(tǒng)應用非常廣泛,，易分散設(shè)置，隨著數(shù)據(jù)設(shè)備的增加,，能夠容易做到空調(diào)設(shè)備也隨之增加,，適應性強；當任意一臺空調(diào)出現(xiàn)故障時損失極小,，安全性很高,，運行維護費用低。但是空調(diào)數(shù)量多時,，連接管路繁雜,；室外機安裝需較大空間，若沒有足夠大的安裝空間,，室外機散熱受影響,，空調(diào)效率下降，甚至無法正常工作,；空調(diào)機組效率較低,；室外機噪聲不好控制；空調(diào)系統(tǒng)供電出現(xiàn)問題時,，不能實現(xiàn)供冷延時，不利于對數(shù)據(jù)設(shè)備的保護。
根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)階段使用情況,，使用風冷直接膨脹式機房空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)機房都是2008年以前建設(shè)的或規(guī)模較小的數(shù)據(jù)機房,。中國銀行信息中心、華夏銀行等都采用了該系統(tǒng),。
2）水冷直接蒸發(fā)式機房空調(diào)系統(tǒng)
該系統(tǒng)是在風冷直接膨脹式機房空調(diào)系統(tǒng)基礎(chǔ)上將風冷改為水冷,，具有前一種系統(tǒng)的所有優(yōu)點，同時克服了一些缺點,。風冷改為水冷后,，空調(diào)系統(tǒng)配管距離、高低差不受限制,，克服了風冷系統(tǒng)室內(nèi)外機高差受限制的缺點,，空調(diào)機組的散熱效果較好。但同時冷卻水系統(tǒng)存在單點故障,，為了保證系統(tǒng)的安全性,，冷卻塔和水泵需要備份；空調(diào)冷卻水系統(tǒng)采用復線或環(huán)狀管網(wǎng),，以提高水系統(tǒng)的可靠性,。該系統(tǒng)現(xiàn)階段多使用在數(shù)據(jù)機房較分散又沒有風冷室外機設(shè)置位置的建筑，如寫字樓內(nèi)各層的服
務(wù)器數(shù)據(jù)機房,，也用在一般建筑改作數(shù)據(jù)機房的場
所,。德外印鈔造幣總公司數(shù)據(jù)機房采用了該系統(tǒng)。
3）冷水型機房空調(diào)系統(tǒng)
該系統(tǒng)由冷水機組,、冷卻塔,、冷水泵、冷卻水泵,、機房空調(diào)末端及空調(diào)水系統(tǒng)組成,。相比前兩種復雜很多，但是該系統(tǒng)不僅具有水冷直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)具有的優(yōu)點,，還可以在空調(diào)系統(tǒng)供電出現(xiàn)問題時,，通過設(shè)置蓄冷裝置實現(xiàn)供冷延時，對制冷系統(tǒng)的安全性有實質(zhì)性的提高,。此空調(diào)系統(tǒng)中如果某個設(shè)備存在故障,，整個系統(tǒng)就出現(xiàn)問題；為了保證系統(tǒng)安全性,，空調(diào)主要設(shè)備—冷卻塔,、冷水機組和水泵需要備份；空調(diào)水系統(tǒng)采用復線或環(huán)狀管網(wǎng),，以提高水系統(tǒng)的可靠性,。
該系統(tǒng)適用于大型新建數(shù)據(jù)機房,，冷水機組的COP值較高。１臺投入使用的冷水機組只有很短的時間工作在滿負荷狀態(tài),，大部分時間都運行在50％～75％負荷狀態(tài),；冷水機組部分負荷時綜合能效指標非常高，節(jié)能效果顯著,。中國航信數(shù)據(jù)機房,、農(nóng)行數(shù)據(jù)中心等采用了該系統(tǒng)。
為了使機房內(nèi)的空調(diào)機組不產(chǎn)生冷凝水,，提高數(shù)據(jù)機房的安全性,，空調(diào)冷水供回水溫度由７℃／１２℃提高到１２℃／１８℃。同時冷水溫度提高,，冷水機組的ＣＯＰ值可以更高,，系統(tǒng)節(jié)能性更好。
4）機房專用空調(diào)系統(tǒng)確定
目前大型新建數(shù)據(jù)機房普遍選用冷水型機房空調(diào)系統(tǒng),。下面以位于北京,、總負荷為3500KW的數(shù)據(jù)機房為例進行分析，該項目一期負荷為2500KW,。對風冷直接膨脹式機房空調(diào)系統(tǒng),、水冷冷水型機房空調(diào)系統(tǒng)及風冷冷水型機房空調(diào)系統(tǒng)進行經(jīng)濟分析比較（水冷直接蒸發(fā)式機房空調(diào)系統(tǒng)使用較少，不列入此次比較）,，結(jié)果見表３,。由表３可以看出，對于空調(diào)負荷小于2500KW的數(shù)據(jù)機房,，使用風冷直接膨脹式機房空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟性更優(yōu),；但是對于空調(diào)負荷大于2500KW的數(shù)據(jù)機房，使用水冷冷水型機房空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟性更優(yōu),。
以上分析中沒有考慮部分自然冷卻時間,，實際冷水型機房空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性和節(jié)能性應該比以上分析更優(yōu)。特別是在嚴寒地區(qū),，可以利用自然冷卻的時間更長,，節(jié)能性和經(jīng)濟性更加突出。對于多大規(guī)模的數(shù)據(jù)機房使用冷水型機房空調(diào)系統(tǒng)沒有指標規(guī)定,，需要根據(jù)實際情況計算負荷后,，進行經(jīng)濟分析確定。
空調(diào)系統(tǒng)制冷的冷凝熱量也可以通過熱回收的方式利用,，為數(shù)據(jù)機房周邊的輔助建筑供熱,。水冷冷水型機房空調(diào)系統(tǒng)及風冷冷水型機房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方式不同，下文詳細說明,。
1.水冷冷水型機房空調(diào)系統(tǒng)
為了提高數(shù)據(jù)機房的安全性和節(jié)能性,，空調(diào)冷水供回水溫度采用12℃／18℃,。選型時適當加大冷卻塔容量，避免散熱效果下降造成制冷不足,。水冷冷水型機房空調(diào)系統(tǒng)冷源示意圖見圖１,。
該系統(tǒng)中冷水機組的COP值較高,，可以達到6.0以上,。冷水機組采用變頻技術(shù)時部分負荷下綜合能效指標非常高，冷水機組的IPLV可達到9.0以上,，節(jié)能效果顯著,。系統(tǒng)工作模式：
a.夏季，利用水冷冷水機組制冷運行,，充分利用水冷冷水機組夏天運行高能效性特點,。
b.冬季，充分利用室外自然冷源,，通過自然冷卻換熱器供冷,，無壓縮機運行供冷，系統(tǒng)能效顯著提高,。
c.過渡季節(jié),，利用水冷冷水機組和自然冷卻換熱器聯(lián)合供冷。
2.風冷冷水型機房空調(diào)系統(tǒng)
水冷冷水系統(tǒng)的冷卻水消耗量比較大,，適用于水資源豐富的地區(qū),。鑒于此原因，可以考慮采用風冷冷水型機房空調(diào)系統(tǒng),。該系統(tǒng)采用這種自然冷卻方式,，優(yōu)先利用室外低溫空氣冷卻循環(huán)冷水，可以實
現(xiàn)無壓縮機運行制冷,，顯著降低壓縮機的電耗,。
a.夏天，開啟制冷機（和常規(guī)一樣）,。
b.過渡季節(jié)大部分時間,，當環(huán)境溫度比冷水回水溫度低２℃以上時，進行自然冷卻預冷冷水（無壓縮機功耗）,，自然冷卻不夠的部分,，由常規(guī)壓縮制冷補充（有壓縮機功耗）。
c.冬季和過渡季節(jié)的部分時間,，當環(huán)境溫度比冷水回水溫度低10℃以上時,，完全采用自然冷卻方式冷卻冷水，無壓縮機功耗,，僅有少量風扇電耗,。
自然冷卻作為節(jié)能的主要手段,，主要使用在嚴寒及寒冷地區(qū)?；谝陨系脑瓌t,，大型數(shù)據(jù)機房建議建設(shè)在嚴寒及寒冷地區(qū)且水資源豐富的地區(qū)。
空調(diào)系統(tǒng)安全：
為了保證數(shù)據(jù)中心全年8760ｈ不間斷供冷,，設(shè)計中需要對機房空調(diào)進行互為備用和多樣化的設(shè)計,，以保證空調(diào)系統(tǒng)的安全運行，避免因為空調(diào)系統(tǒng)故障影響數(shù)據(jù)中心運行,。
1.末端設(shè)備（機房空調(diào)）的備用和多樣化
１）各數(shù)據(jù)機房設(shè)置Ｎ（表示實際需要的設(shè)備臺數(shù)）＋Ｘ（備用）臺機房空調(diào),，保證任何１臺機組發(fā)生故障都能有備用空調(diào)替代，同時合理分配每臺機房空調(diào)的運行時間,。
２）對于雙冷源的數(shù)據(jù)中心,，機房空調(diào)配備了雙冷凍盤管。設(shè)計雙路冷水系統(tǒng),，保證在任何時候都有兩路不同的冷水可供應機房空調(diào),。
３）機房空調(diào)交叉供電，降低因供電系統(tǒng)故障導致數(shù)據(jù)機房全部斷電,。
２.制冷系統(tǒng)的備用
１）空調(diào)系統(tǒng)冷源設(shè)計按照Ｍ（空調(diào)設(shè)備的數(shù)量）＋１原則備份,；空調(diào)水系統(tǒng)管道均設(shè)置環(huán)線或復線，可保證當一條管線檢修或故障時,，空調(diào)系統(tǒng)運行不受影響,。
２）冷卻水補水設(shè)置補水池（一般保證36ｈ的用水量），保證空調(diào)系統(tǒng)安全運行,。
3.電力故障時空調(diào)系統(tǒng)的延時運行
當采用冷水型機房空調(diào)系統(tǒng)時,，給冷水循環(huán)水泵提供不間斷電源（ＵＰＳ），并設(shè)置一定體積的蓄冷罐,，在電力故障和冷水機組重啟期間維持設(shè)備運行一段時間,，給設(shè)備恢復供冷提供緩沖時間，從而保證設(shè)備安全,。
４．數(shù)據(jù)機房的防水和排水
水冷系統(tǒng)應當充分考慮數(shù)據(jù)機房的防水和水系統(tǒng)的緊急泄水及泄水收集措施,。
節(jié)能：
衡量數(shù)據(jù)機房的重要指標—電力使用效率PUE＝數(shù)據(jù)中心的總能耗／IT設(shè)備能耗。據(jù)統(tǒng)計,，機房空調(diào)系統(tǒng)電耗占整個數(shù)據(jù)機房電耗的45％左右,，其中冷源部分占到2/3。因此,，優(yōu)化數(shù)據(jù)機房冷卻系統(tǒng)是最有效的節(jié)能措施,，可以有效提高PUE值。數(shù)據(jù)機房空調(diào)系統(tǒng)的主要節(jié)能途徑與節(jié)能措施如下,。
１ 合理設(shè)定參數(shù)
在滿足機房工藝的前提下,，確定合理的溫度,、濕度和新風量，可以降低運營成本,，同時延長空調(diào)設(shè)備的使用壽命,，是節(jié)能的重要體現(xiàn)。通過對部分機房進行現(xiàn)場測試,，發(fā)現(xiàn)機房空調(diào)設(shè)置溫度每調(diào)高１℃,，可以節(jié)能5％～12％，所以適當提高空調(diào)設(shè)置溫度,，對節(jié)能意義較大,。在溫度優(yōu)先原則下,，放寬濕度控制標準,，可根據(jù)季節(jié)的不同，改變濕度的設(shè)定值,。如夏季的室內(nèi)相對濕度值可適當提高,，縮短空調(diào)的除濕時間；冬季機房相對濕度值盡量降低,，縮短空調(diào)的加濕時間,。
2 合理優(yōu)化工藝和配電系統(tǒng)的配置
應盡量按照信息設(shè)備系統(tǒng)的重要性和運行連續(xù)性要求等分別配置工藝供電回路。對于非24ｈ運行的設(shè)備,，在安全的前提下可以考慮在其非運行工況下關(guān)閉,，或減少空調(diào)設(shè)備的運行負荷。
3 送回風方式
所有IT機柜采用面對面,、背對背的冷熱通道形式,，機房空調(diào)機組和電腦機架的行列呈垂直式布置。機房空調(diào)氣流組織采用下送上回,，空調(diào)機組輸送冷空氣進入活動地板靜壓箱,，通過地面送風口，空調(diào)風吹向計算機設(shè)備,，通過封閉的熱通道和吊頂靜壓箱進行回風,。
高密度機柜模塊區(qū)域，加大冷通道寬度,，并采用封閉冷通道,，以改善氣流組織，為機柜提供足夠的冷風,；或者采用密閉液冷機柜（密閉液冷機柜是在普通機柜排前部安裝20cm深延伸框架,，后部也安裝20cm深延伸框架，機柜排左右兩個側(cè)端安裝封板,，前部20cm為冷氣流通道,，后部20cm為熱氣流通道,。冷熱空氣在整排柜體內(nèi)部進行循環(huán)，與機房空氣不連通）,，直接將冷水送至數(shù)據(jù)機柜,，減少了地板送風能耗。
送風節(jié)能控制：當風機,、水泵轉(zhuǎn)速下降時,，消耗的功率也大大下降，所以建議機房專用空調(diào)室內(nèi)機選用直流調(diào)速風機,?？梢愿鶕?jù)機房的要求和空調(diào)的顯熱比來合理選擇風機風量。
4 選擇合理的空調(diào)系統(tǒng)
根據(jù)數(shù)據(jù)機房的容量,，考慮空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能,，可優(yōu)先采用水冷冷水型機房空調(diào)系統(tǒng)，選用高能效比冷水主機設(shè)備,，采用一級泵變流量系統(tǒng),，通過板式換熱器節(jié)約冬季運行費用。
北方地區(qū)采用全熱回收水冷螺桿式冷水機組回收熱量,，為數(shù)據(jù)機房新風處理機組及辦公區(qū)空調(diào)提供冬季所需熱源,。對于寒冷地區(qū)的數(shù)據(jù)機房還可采用空氣側(cè)自然冷卻系統(tǒng)，直接通過室內(nèi)外空氣的換熱或混合等實現(xiàn)數(shù)據(jù)機房的降溫,，原理見圖２,。
以北京地區(qū)為例，單個數(shù)據(jù)機房空氣側(cè)自然冷卻機組使用狀況分析見表４,。
5 冷熱電聯(lián)產(chǎn)
冷熱電聯(lián)產(chǎn)可以有效緩解用電高峰時大電網(wǎng)的壓力,，減少嚴重事故發(fā)生的可能；電網(wǎng)一旦發(fā)生故障時,，分布式能源系統(tǒng)可以保證重要用戶的供電不中斷,。
設(shè)計體會：
數(shù)據(jù)機房項目發(fā)展很快，從低密度的數(shù)據(jù)機房發(fā)展到現(xiàn)階段的高密度數(shù)據(jù)機房,，空調(diào)系統(tǒng)也不斷調(diào)整,，從風冷直接膨脹式機房空調(diào)系統(tǒng)到現(xiàn)在使用很普遍的水冷冷水型機房空調(diào)系統(tǒng)。隨著數(shù)據(jù)機房能耗的不斷增加,，對系統(tǒng)的節(jié)能要求越來越高,。
近幾年，大型數(shù)據(jù)機房和大型計算機發(fā)展很快,。設(shè)計時必須要考慮空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能要求,，要考慮將成熟的節(jié)能技術(shù)應用在項目中，特別是北方的項目，應當考慮如何利用機房的發(fā)熱,，同時還要保證空調(diào)系統(tǒng)的安全性不降低,。
來源：精密空調(diào) http://kugq.cn/