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某数据中心空调系统设计【摘要】本文介绍数据中心空调系统设计主要包括空调冷源、空调水系统、空调风系统、控制系统等。阐述数据中心空调系统安全运行的必要条件及减少能耗的主要节能措施。【关键词】不间断供冷温湿度独立控制空调系统免费供冷在线维护封闭冷通道0.项目概况本项目位于浙江省某科技园区数据中心建筑面积为29991m2机房按A级[1]标准设计。1.机房需求及系统简介1.1数据中对空调系统安全要求数据中心空调负荷较大一旦制冷系统出现故障IT设备散热量无法及时消除机房温度很快超过IT设备厂商对机房环境温度的要求可能会导致宕机或者IT设备损坏。因此设计须避免空调制冷系统的单点故障保证系统7*24h不间断供冷并且能在线维护。空调采用温湿度独立控制空调系统。制冷机按N+1设置备用同时蓄冷罐作为应急备用冷源保证系统断电时不间断供冷。其次管路方面：冷源侧及末端均采用环路设计保证系统不间断运行。1.2数据中心节能要求近年来新建数据中心在逐步降低PUE值。为了评价数据中心的能源效率行业中采用PUE值进行考核规定PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗；显然PUE越接近1表明能效水平越好。本工程空调系统节能设计体现在以下四个方面：首先冷源方面：提高冷冻水出水温度及采用变速驱动的离心机有效提高其满负荷及部分负荷的性能系数；其次；冬季采用免费供冷（FreeCooling）技术；第三数据机房采用温湿度独立处理的空调系统；第四数据机房服务器采用封闭冷通道的冷却方式、避免冷风和热风的混合从而提高末端冷却的效率。2.空调负荷及室内参数2.1、机房内空调负荷：主要有围护结构、人员、灯光、新风、IT设备负荷等。湿负荷主要为：工作人员进入机房及新风机故障导致新风未经处理而引入机房的偶然性湿负荷。负荷特点：新风量小、显热负荷大、湿负荷很小、空调送风量大、空调系统全年制冷运行IT设备负荷占比重最大。本项目数据中心IT设备散热量为14400kWUPS间散热量为1536kW空调冷负荷为17506kW。2.2、数据中心室内设计参数数据中心的设计温、湿度详见表1。洁净度要求：室内悬浮颗粒物0.15mg/m3以下或在静态条件下每升空气中大于等于0.5μm的尘粒数应少于18000粒并保持必要的正压。表1机房设备环境要求[2]3、空调系统3.1、空调冷源冷源选用6台离心式冷水机组（5用1备）单台机组制冷量3825kW冷却水进出制冷机温度32/37℃冷冻水供回水温度为12/18℃；单台机组的制冷量调节范围15%～100%。主要用来消除机房内的显热负荷。新风机组冷源采用3台制冷量为693kW风冷热泵机组（2用1备）。热泵机组夏季冷冻水供回水温度为7/12℃。主要作为辅助区空调及新风机的冷源。3.2应急冷源蓄冷罐作为应急冷源能保证在最大负荷下持续供冷15分钟的蓄冷量。当双路市电断电柴油发电机启动至冷机正常运行这段时间蓄冷罐放冷。向末端空调连续供冷（二次泵由UPS供电）。蓄冷罐平时蓄冷蓄冷完成后关闭相应的阀门。蓄冷罐液面高度高于本数据中心最高冷冻水管3m以上并设置检修孔和直通大气的通气孔。蓄冷罐储水温度12℃。冷冻站系统原理详见图1。图1冷冻站系统原理图3.3空调水系统空调水系统采用二级泵变流量系统一级泵与制冷机对应配置二级泵变流量运行。数据中心空调要保证在线维护的需要因此冷冻水系统采用环路布置。当系统检测维修空调设备或阀门突发故障时能及时关断故障设备两侧的阀门检修或更换故障设备同时保证除关断阀门管路之外的空调系统设备的正常运行。末端空调每层空调水路设置为同程环路以便于空调系统水力平衡及在线维护。环路布置如图2所示。图2空调环路水系统3.4温湿度独立控制的空调方式通常机房内部的湿度主要由新风控制新风机组采用7℃冷冻水。机房内部湿度是依据露点温度控制。夏季新风以室内露点温度送入室内冬季新风过滤后处理到不低于室内露点温度送入室内。并设置转轮除湿机作为备用保证除湿后温度能降低到机房内的温度。精密空调使用冷冻水供回水温度为12/18℃承担机房显热负荷（稳定状态室内露点温度为12℃）。机房每个模块内设置2台湿膜加湿器当机房内部湿度低于相对湿度40%（对应于18℃状态点）启动加湿器。3.5冷源节能设计在其他参数不变的情况下冷水机组效率对冷冻水出水温度变化比较敏感而对冷冻水温差变化不敏感[3]。因此提高制冷机冷冻水出水温度使制冷机的COP提高约10～25%。冷水机组性能系数随出水温度变化趋势如图3所示