數(shù)據(jù)機(jī)房室內(nèi)環(huán)境要求：
《數(shù)據(jù)處理環(huán)境熱工指南》（美國(guó)供熱制冷空調(diào)工程師學(xué)會(huì)ASHRAE出版的系列叢書之一）中列出了數(shù)據(jù)中心相應(yīng)分級(jí)（1～4級(jí)）所對(duì)應(yīng)的環(huán)境要求。我國(guó)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(jī)房分為Ａ，Ｂ，Ｃ三級(jí)，對(duì)各級(jí)機(jī)房提出了相應(yīng)的環(huán)境要求。一般大型數(shù)據(jù)機(jī)房多為Ａ級(jí)（極重要）和Ｂ級(jí)（重要），下文以Ａ級(jí)和Ｂ級(jí)為例說(shuō)明。
根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求，Ａ級(jí)和Ｂ級(jí)數(shù)據(jù)機(jī)房的溫濕度參數(shù)見表１。
數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)計(jì)算機(jī)設(shè)備及機(jī)架多采用冷熱通道的安裝方式，即機(jī)柜采用面對(duì)面的形式一列一列擺放，在兩列機(jī)柜的正面面對(duì)通道中間的架空地板上設(shè)置空調(diào)送風(fēng)口，在這兩列機(jī)柜之間形成一個(gè)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(jī)柜背面中的熱通道中。采用冷熱通道布置的方式，能使整個(gè)機(jī)房冷空氣和熱空氣不混合，氣流流動(dòng)通暢。通過(guò)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(jì)，與規(guī)范要求的數(shù)據(jù)機(jī)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(jì)，更適合現(xiàn)階段的數(shù)據(jù)機(jī)房。
機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)負(fù)荷概況：
數(shù)據(jù)機(jī)房空調(diào)負(fù)荷包括：設(shè)備負(fù)荷，新風(fēng)負(fù)荷，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱負(fù)荷，人體、燈光負(fù)荷，濕負(fù)荷。
數(shù)據(jù)機(jī)房負(fù)荷的顯著特點(diǎn)是來(lái)自數(shù)據(jù)處理設(shè)備的內(nèi)熱顯冷負(fù)荷很大及濕負(fù)荷非常小。數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)的主要空調(diào)負(fù)荷是設(shè)備負(fù)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(jī)架隨時(shí)變換。數(shù)據(jù)機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：送風(fēng)量大，全年供冷運(yùn)行，設(shè)備冷負(fù)荷密度高，新風(fēng)負(fù)荷小，顯熱負(fù)荷大等。
數(shù)據(jù)機(jī)房的數(shù)據(jù)工藝布置直到使用時(shí)才能確定下來(lái)，這就給空調(diào)負(fù)荷計(jì)算帶來(lái)困難。項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)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(shí)際散熱量計(jì)算空調(diào)負(fù)荷。
機(jī)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(jī)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(fēng)冷直接膨脹式機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)、水冷直接蒸發(fā)式機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)、冷水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)。
1）風(fēng)冷直接膨脹式機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)
該系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)性強(qiáng)；當(dāng)任意一臺(tái)空調(diào)出現(xiàn)故障時(shí)損失極小，安全性很高，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。但是空調(diào)數(shù)量多時(shí)，連接管路繁雜；室外機(jī)安裝需較大空間，若沒有足夠大的安裝空間，室外機(jī)散熱受影響，空調(diào)效率下降，甚至無(wú)法正常工作；空調(diào)機(jī)組效率較低；室外機(jī)噪聲不好控制；空調(diào)系統(tǒng)供電出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)供冷延時(shí)，不利于對(duì)數(shù)據(jù)設(shè)備的保護(hù)。
根據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段使用情況，使用風(fēng)冷直接膨脹式機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)機(jī)房都是2008年以前建設(shè)的或規(guī)模較小的數(shù)據(jù)機(jī)房。中國(guó)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(jī)房空調(diào)系統(tǒng)
該系統(tǒng)是在風(fēng)冷直接膨脹式機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)基礎(chǔ)上將風(fēng)冷改為水冷，具有前一種系統(tǒng)的所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了一些缺點(diǎn)。風(fēng)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(fēng)冷系統(tǒng)室內(nèi)外機(jī)高差受限制的缺點(diǎn)，空調(diào)機(jī)組的散熱效果較好。但同時(shí)冷卻水系統(tǒng)存在單點(diǎn)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(fù)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(jī)房較分散又沒有風(fēng)冷室外機(jī)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(jī)房，也用在一般建筑改作數(shù)據(jù)機(jī)房的場(chǎng)
所。德外印鈔造幣總公司數(shù)據(jù)機(jī)房采用了該系統(tǒng)。
3）冷水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)
該系統(tǒng)由冷水機(jī)組、冷卻塔、冷水泵、冷卻水泵、機(jī)房空調(diào)末端及空調(diào)水系統(tǒng)組成。相比前兩種復(fù)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(diǎn)，還可以在空調(diào)系統(tǒng)供電出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，通過(guò)設(shè)置蓄冷裝置實(shí)現(xiàn)供冷延時(shí)，對(duì)制冷系統(tǒng)的安全性有實(shí)質(zhì)性的提高。此空調(diào)系統(tǒng)中如果某個(gè)設(shè)備存在故障，整個(gè)系統(tǒng)就出現(xiàn)問(wèn)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(jī)組和水泵需要備份；空調(diào)水系統(tǒng)采用復(fù)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(jī)房，冷水機(jī)組的COP值較高。１臺(tái)投入使用的冷水機(jī)組只有很短的時(shí)間工作在滿負(fù)荷狀態(tài)，大部分時(shí)間都運(yùn)行在50％～75％負(fù)荷狀態(tài)；冷水機(jī)組部分負(fù)荷時(shí)綜合能效指標(biāo)非常高，節(jié)能效果顯著。中國(guó)航信數(shù)據(jù)機(jī)房、農(nóng)行數(shù)據(jù)中心等采用了該系統(tǒng)。
為了使機(jī)房?jī)?nèi)的空調(diào)機(jī)組不產(chǎn)生冷凝水，提高數(shù)據(jù)機(jī)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(shí)冷水溫度提高，冷水機(jī)組的ＣＯＰ值可以更高，系統(tǒng)節(jié)能性更好。
4）機(jī)房專用空調(diào)系統(tǒng)確定
目前大型新建數(shù)據(jù)機(jī)房普遍選用冷水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)。下面以位于北京、總負(fù)荷為3500KW的數(shù)據(jù)機(jī)房為例進(jìn)行分析，該項(xiàng)目一期負(fù)荷為2500KW。對(duì)風(fēng)冷直接膨脹式機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)、水冷冷水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)及風(fēng)冷冷水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析比較（水冷直接蒸發(fā)式機(jī)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(duì)于空調(diào)負(fù)荷小于2500KW的數(shù)據(jù)機(jī)房，使用風(fēng)冷直接膨脹式機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)；但是對(duì)于空調(diào)負(fù)荷大于2500KW的數(shù)據(jù)機(jī)房，使用水冷冷水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)。
以上分析中沒有考慮部分自然冷卻時(shí)間，實(shí)際冷水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性應(yīng)該比以上分析更優(yōu)。特別是在嚴(yán)寒地區(qū)，可以利用自然冷卻的時(shí)間更長(zhǎng)，節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性更加突出。對(duì)于多大規(guī)模的數(shù)據(jù)機(jī)房使用冷水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)沒有指標(biāo)規(guī)定，需要根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算負(fù)荷后，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析確定。
空調(diào)系統(tǒng)制冷的冷凝熱量也可以通過(guò)熱回收的方式利用，為數(shù)據(jù)機(jī)房周邊的輔助建筑供熱。水冷冷水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)及風(fēng)冷冷水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方式不同，下文詳細(xì)說(shuō)明。
1.水冷冷水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)
為了提高數(shù)據(jù)機(jī)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(shí)適當(dāng)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(jī)房空調(diào)系統(tǒng)冷源示意圖見圖１。
該系統(tǒng)中冷水機(jī)組的COP值較高，可以達(dá)到6.0以上。冷水機(jī)組采用變頻技術(shù)時(shí)部分負(fù)荷下綜合能效指標(biāo)非常高，冷水機(jī)組的IPLV可達(dá)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(jī)組制冷運(yùn)行，充分利用水冷冷水機(jī)組夏天運(yùn)行高能效性特點(diǎn)。
b.冬季，充分利用室外自然冷源，通過(guò)自然冷卻換熱器供冷，無(wú)壓縮機(jī)運(yùn)行供冷，系統(tǒng)能效顯著提高。
c.過(guò)渡季節(jié)，利用水冷冷水機(jī)組和自然冷卻換熱器聯(lián)合供冷。
2.風(fēng)冷冷水型機(jī)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(fēng)冷冷水型機(jī)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(shí)
現(xiàn)無(wú)壓縮機(jī)運(yùn)行制冷，顯著降低壓縮機(jī)的電耗。
a.夏天，開啟制冷機(jī)（和常規(guī)一樣）。
b.過(guò)渡季節(jié)大部分時(shí)間，當(dāng)環(huán)境溫度比冷水回水溫度低２℃以上時(shí)，進(jìn)行自然冷卻預(yù)冷冷水（無(wú)壓縮機(jī)功耗），自然冷卻不夠的部分，由常規(guī)壓縮制冷補(bǔ)充（有壓縮機(jī)功耗）。
c.冬季和過(guò)渡季節(jié)的部分時(shí)間，當(dāng)環(huán)境溫度比冷水回水溫度低10℃以上時(shí)，完全采用自然冷卻方式冷卻冷水，無(wú)壓縮機(jī)功耗，僅有少量風(fēng)扇電耗。
自然冷卻作為節(jié)能的主要手段，主要使用在嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)?；谝陨系脑瓌t，大型數(shù)據(jù)機(jī)房建議建設(shè)在嚴(yán)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(jì)中需要對(duì)機(jī)房空調(diào)進(jìn)行互為備用和多樣化的設(shè)計(jì)，以保證空調(diào)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，避免因?yàn)榭照{(diào)系統(tǒng)故障影響數(shù)據(jù)中心運(yùn)行。
1.末端設(shè)備（機(jī)房空調(diào)）的備用和多樣化
１）各數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)置Ｎ（表示實(shí)際需要的設(shè)備臺(tái)數(shù)）＋Ｘ（備用）臺(tái)機(jī)房空調(diào)，保證任何１臺(tái)機(jī)組發(fā)生故障都能有備用空調(diào)替代，同時(shí)合理分配每臺(tái)機(jī)房空調(diào)的運(yùn)行時(shí)間。
２）對(duì)于雙冷源的數(shù)據(jù)中心，機(jī)房空調(diào)配備了雙冷凍盤管。設(shè)計(jì)雙路冷水系統(tǒng)，保證在任何時(shí)候都有兩路不同的冷水可供應(yīng)機(jī)房空調(diào)。
３）機(jī)房空調(diào)交叉供電，降低因供電系統(tǒng)故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)機(jī)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(jì)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(fù)線，可保證當(dāng)一條管線檢修或故障時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行不受影響。
２）冷卻水補(bǔ)水設(shè)置補(bǔ)水池（一般保證36ｈ的用水量），保證空調(diào)系統(tǒng)安全運(yùn)行。
3.電力故障時(shí)空調(diào)系統(tǒng)的延時(shí)運(yùn)行
當(dāng)采用冷水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，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(jī)組重啟期間維持設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間，給設(shè)備恢復(fù)供冷提供緩沖時(shí)間，從而保證設(shè)備安全。
４．?dāng)?shù)據(jù)機(jī)房的防水和排水
水冷系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)充分考慮數(shù)據(jù)機(jī)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(jī)房的重要指標(biāo)—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(jì)，機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)電耗占整個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)房工藝的前提下，確定合理的溫度、濕度和新風(fēng)量，可以降低運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)延長(zhǎng)空調(diào)設(shè)備的使用壽命，是節(jié)能的重要體現(xiàn)。通過(guò)對(duì)部分機(jī)房進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)機(jī)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(dāng)提高空調(diào)設(shè)置溫度，對(duì)節(jié)能意義較大。在溫度優(yōu)先原則下，放寬濕度控制標(biāo)準(zhǔn)，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(duì)濕度值可適當(dāng)提高，縮短空調(diào)的除濕時(shí)間；冬季機(jī)房相對(duì)濕度值盡量降低，縮短空調(diào)的加濕時(shí)間。
2 合理優(yōu)化工藝和配電系統(tǒng)的配置
應(yīng)盡量按照信息設(shè)備系統(tǒng)的重要性和運(yùn)行連續(xù)性要求等分別配置工藝供電回路。對(duì)于非24ｈ運(yùn)行的設(shè)備，在安全的前提下可以考慮在其非運(yùn)行工況下關(guān)閉，或減少空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷。
3 送回風(fēng)方式
所有IT機(jī)柜采用面對(duì)面、背對(duì)背的冷熱通道形式，機(jī)房空調(diào)機(jī)組和電腦機(jī)架的行列呈垂直式布置。機(jī)房空調(diào)氣流組織采用下送上回，空調(diào)機(jī)組輸送冷空氣進(jìn)入活動(dòng)地板靜壓箱，通過(guò)地面送風(fēng)口，空調(diào)風(fēng)吹向計(jì)算機(jī)設(shè)備，通過(guò)封閉的熱通道和吊頂靜壓箱進(jìn)行回風(fēng)。
高密度機(jī)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(jī)柜提供足夠的冷風(fēng)；或者采用密閉液冷機(jī)柜（密閉液冷機(jī)柜是在普通機(jī)柜排前部安裝20cm深延伸框架，后部也安裝20cm深延伸框架，機(jī)柜排左右兩個(gè)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(jìn)行循環(huán)，與機(jī)房空氣不連通），直接將冷水送至數(shù)據(jù)機(jī)柜，減少了地板送風(fēng)能耗。
送風(fēng)節(jié)能控制：當(dāng)風(fēng)機(jī)、水泵轉(zhuǎn)速下降時(shí)，消耗的功率也大大下降，所以建議機(jī)房專用空調(diào)室內(nèi)機(jī)選用直流調(diào)速風(fēng)機(jī)?？梢愿鶕?jù)機(jī)房的要求和空調(diào)的顯熱比來(lái)合理選擇風(fēng)機(jī)風(fēng)量。
4 選擇合理的空調(diào)系統(tǒng)
根據(jù)數(shù)據(jù)機(jī)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(jī)房空調(diào)系統(tǒng)，選用高能效比冷水主機(jī)設(shè)備，采用一級(jí)泵變流量系統(tǒng)，通過(guò)板式換熱器節(jié)約冬季運(yùn)行費(fèi)用。
北方地區(qū)采用全熱回收水冷螺桿式冷水機(jī)組回收熱量，為數(shù)據(jù)機(jī)房新風(fēng)處理機(jī)組及辦公區(qū)空調(diào)提供冬季所需熱源。對(duì)于寒冷地區(qū)的數(shù)據(jù)機(jī)房還可采用空氣側(cè)自然冷卻系統(tǒng)，直接通過(guò)室內(nèi)外空氣的換熱或混合等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)機(jī)房的降溫，原理見圖２。
以北京地區(qū)為例，單個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)房空氣側(cè)自然冷卻機(jī)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(shí)大電網(wǎng)的壓力，減少嚴(yán)重事故發(fā)生的可能；電網(wǎng)一旦發(fā)生故障時(shí)，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(jì)體會(huì)：
數(shù)據(jù)機(jī)房項(xiàng)目發(fā)展很快，從低密度的數(shù)據(jù)機(jī)房發(fā)展到現(xiàn)階段的高密度數(shù)據(jù)機(jī)房，空調(diào)系統(tǒng)也不斷調(diào)整，從風(fēng)冷直接膨脹式機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)到現(xiàn)在使用很普遍的水冷冷水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)。隨著數(shù)據(jù)機(jī)房能耗的不斷增加，對(duì)系統(tǒng)的節(jié)能要求越來(lái)越高。
近幾年，大型數(shù)據(jù)機(jī)房和大型計(jì)算機(jī)發(fā)展很快。設(shè)計(jì)時(shí)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(yīng)用在項(xiàng)目中，特別是北方的項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)考慮如何利用機(jī)房的發(fā)熱，同時(shí)還要保證空調(diào)系統(tǒng)的安全性不降低。
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