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数据中心空调设计浅析
数据中心空调设计浅析
摘要 随着网络时代的发展，服务器集成度的提高，数据中心机房的能耗急剧增加，这就要求数据中心的空调设计必须高效、节能、合理、经济，本文结合某工程实例浅谈下数据中心空调的特点和设计思路。
关键词：数据中心 气流组织 机房专用空调 节能措施 数据中心是容纳计算机房及其支持区域的一幢建筑物或是建筑物中的一部分。数据中心空调系统的主要任务是为数据处理设备提供合适的工作环境，保证数据通信设备运行的可靠性和有效性。本文结合工程实例浅析一下数据中心机房空调设计的特点和机房空调的节能措施。
一、冷源及冷却方式
数据中心的空调冷源有以下几种基本形式：直接膨胀风冷式系统、直接膨胀水冷式系统、冷冻水式系统、自然冷却式系统等。 数据中心空调按冷却方式主要为三种形式：风冷式机组、水冷式机组以及双冷源机组。 二、空调设备选型 （1）空气温度要求
我国《电子信息系统机房设计规范》（ GB50174―2008 ） 中规定：电子信息系统机房划分成 3级。对于A级与B级电子信息系统机房，其主机房设计温度为2 3±1°C，C级机房的温度控制范围是1 8―2 8°C 。 （2）空气湿度要求
我国《电子信息系统机房设计规范》（GB50174―2008 ） 中规定：电子信息系统机房划分成3级。对于A级与B级电子信息系统机房，其主机房设计湿度度为40―55%，C级机房的温度控制范围是40―60%。
（3）空气过滤要求
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在进入数据中心机房设备前，室外新风必须经过滤和预处理，去除尘粒和腐蚀性气体。空气中的尘粒将影响数据机房设备运行。 （4）新风要求
数据中心空调系统必须提供适量的室外新风。数据通信机房保持正压可防止污染物渗入室内。 三、气流组织合理布置
数据中心的气流组织形有下送上回、上送侧回、弥漫式送风方式。 1.下送上回
下送上回是大型数据中心机房常用的方式，空调机组送出的低温空气迅速冷却设备，利用热力环流能有效利用冷空气冷却率，如图1所示为地板下送风示意图： 图1地板下送风示意图
数据中心内计算机设备及机架采用“冷热通道”的安装方式。将机柜采用“背靠背，面对面”摆放。在热空气上方布置回风口到空调系统，进一步提高制冷效果。 2.上送侧回
上送侧回通常是采用全室空调送回风的方式，适用于中小型机房。空调机组送风出口处宜安装送风管道或送风帽。回风可通过室内直接回风。如图2所示为上送侧回示意图： 图2上送侧回示意图 四、节能措施
1、选择合理的空调冷源系统方式
在节能型数据中心空调冷源形式的选择过程中，除了要考虑冷源系统形式的节能性以外，还要综合考虑数据中心的规模、数据中心的功率密度、数据中心的投资规模、工作人员的维护能力、数据中心所在地的气候条件以及数据中心的基础条件等。 2、设计合理的室内空气温湿度
越低的送风温度意味着越低的空调系统能量利用效率。笔者认为冷通道设计温度为l5―22℃，热通道为25―32℃。 3、提高气流组织的效率
数据中心空调气流组织应尽量避免扩散和混合。在数据中心机房
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内提高气流组织的效率就要避免冷热空气的混合，使空调产生的冷量能够充分被计算机设备利用更好地来冷却CPU和各种芯片。 五、案例论述： 1 项目概述
该项目位于青岛市，总建筑面积为21915m2，地下一层，地上四层，数据机房位于地下室部分和首层，IDU机房及辅助用房总建筑面积约为5000 m2。其中包括五个IDU机房、一个核心机房、一个UPS机房、一个低压配电室、一个高压配电室和一个电池间。见图3首层空调平面布置图。
图3首层空调平面布置图 2 设计参数及空调方案分析. 2.1 室内设计参数（见表1） 2.2 机房空调冷负荷的构成
机房空调负荷包括：由机房内设备的散热、围护结构传热、通过外窗进入的太阳辐射热、人体散热、照明装置散热引起的负荷，新风负荷及伴随各种散湿过程产生的潜热负荷。该项目的设备散热量为3105 KW，加上UPS间设备散热量及围护结构冷负荷后，需由机房专用空调承担的冷负荷约为3405KW。 2.3 空调系统冷源及水系统
空调冷源采用待自然冷却的功能风冷冷水机组，本项目采用四台冷量为1200KW的待自然冷却的风冷冷水机组（三用一备）。冷冻水采用一次泵系统变流量运行，冷冻水供回水温度为10/15°C。精密空调机组自带电动三通阀，冷冻水管道设计成环路，及按照双路设计。 2.4空调方式
（1）IDU机房： 精密空调机组安装在IDU机房内，同机架排列方向垂直，冗余配置。空调室内末端向活动地板下供应冷却空气，并通过有孔地板或格栅风口根据机架和设备的需要向冷通道内输送冷却空气。热通道内出来的回流热空气通过机柜上部空间回至空调室内末端。
（2）核心机房：核心机房采用2台制冷量160.4kw的精密空调机组，由于核心机房C列内安装有高热密度机柜，额定功耗在18kW。
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3 空调自控系统 3.1空调房间的温度控制
精密空调自带现场控制器（DDC）根据房间温度信号控制变频器调节送风机转速，通过调节送风量使室温恒定。
3.2冷冻机根据用户端的负荷和机器运行供冷能力自动选择冷冻机运行台数，满足末端用冷需求。 4 节能环保
采用带自然冷却的冷水机组，可起到良好的节能效果；采用高效率的冷水机组、水泵，从设备自身降低能耗；空调冷冻水泵、精密空调风机采取调速措施，降低能耗；提高冷冻水供、回水温度，从而提高冷冻机运行效率；适当增大冷冻水的供、回水温差，以减小水泵流量从而实现节能；空调系统设有完备的自动控制系统，实现空调系统的智能化运行，可靠、节能；冷水机组、水泵等选用低噪声设备，其进出口接管处均设置柔性接管，底部设置减振台座或橡胶减振垫；空调系统供回水管均采用难燃型闭泡橡塑绝热材料保温，可靠、保温效果好，风管绝热层最小热阻为0.80m2K/W。 结语：
计算机空调系统是计算机房设计的关键，该系统必须保证计算机系统能够连续稳定地运行，排除计算机设备及其他热源所发出的余热，维持机房内恒温恒湿的要求。如何保证机房内的温度、湿度、洁净度和气流速度符合要求，主要依靠机房空调系统来实现。 参考文献：
[1]《电子信息系统机房设计规范》 （ GB50174 ― 2008 ） 北京：中国计划出版社，2009
[2]陆耀庆.《实用供热空调设计手册》2版.北京：中国建筑工业出版社，2008
[3]马最良，姚杨.《民用建筑空调设计》.北京：化学工业出版社，2003
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