大型數(shù)據(jù)中心節(jié)能水蓄冷系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心建設(shè)等級及引用標(biāo)準(zhǔn)

整體標(biāo)準(zhǔn)GB 50174

●遵循國標(biāo)GB 50174-2008 的A/B級機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)

●模塊化設(shè)計(jì)，靈活彈性以滿足IT及業(yè)務(wù)逐步發(fā)展的需求，并可減少初期投資和運(yùn)維成本

系統(tǒng)架構(gòu)Uptime Institute

●系統(tǒng)架構(gòu)參照Uptime Institute于2012年8月最新發(fā)布的等級標(biāo)準(zhǔn)中定義的最高可用性等級Tier IV Ⅲ

●N+1設(shè)備配置，雙路配送路由

●冗余設(shè)備和管線之間物理隔離

●不間斷制冷

●自動(dòng)故障切換

網(wǎng)絡(luò)布線TIA-942-A

●網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)架構(gòu)將主要參照TIA-942-A中Tier 4等級的要求設(shè)計(jì)

●增加新空間——中間配線區(qū)IDA

●使用OS2/OM4/Cat.6A傳輸介質(zhì)

環(huán)境空調(diào)ASHRAE

●機(jī)房環(huán)境按美國ASHRAE TC9.9發(fā)布的指引《2011 Thermal Guidelines for Data Processing Environments》中Class A1等級設(shè)計(jì)

●采用自然冷卻、中溫冷凍水等各項(xiàng)高效節(jié)能技術(shù)，在確保Tier IV可用性等級的前提下，降低年均PUE至：1.5以下

污染物控制ISO / ISA

●機(jī)房微顆粒物污染達(dá)到 ISO 14644-1中定義的Class 8潔凈度要求，入室空氣采用MERV 11或更好的MERV 13過濾器

●機(jī)房氣體化學(xué)物污染達(dá)到 ISA -S71.04-1985中定義的G1級別要求

設(shè)施管理TIA-606-B

●設(shè)施管理標(biāo)識系統(tǒng)主要參照TIA-606-B中Class 3類型編制

●標(biāo)識材料滿足UL 969標(biāo)準(zhǔn)

●標(biāo)識色卡參考ASME A13.1-2007和ANSI/NEMA Z535.1-2006

數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的可用性保障

其中數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)作為重要的一個(gè)子系統(tǒng)，其可用性保障需要從整體可用性、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、配置靈活性和運(yùn)維便捷性等方面去考慮。如下圖所示：

機(jī)房冷源系統(tǒng)設(shè)計(jì)有以下兩大特點(diǎn)：

●集中冷源：通過冷凍水管網(wǎng)集中為IT設(shè)備提供冷源，克服分散冷源系統(tǒng)在大型數(shù)據(jù)中心中應(yīng)用效率低下的缺點(diǎn)；需要大量室外機(jī)；同時(shí)單層機(jī)房面積可以做的更大。

●2N架構(gòu)：生產(chǎn)機(jī)房根據(jù)Tier IV機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)，自冷源起、經(jīng)管網(wǎng)直至末端室內(nèi)機(jī)，采用2N系統(tǒng)架構(gòu)，國標(biāo)A級機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)；

數(shù)據(jù)中心的主要規(guī)劃

數(shù)據(jù)中心的平面規(guī)劃；人流、物流規(guī)劃；電力規(guī)劃；綜合布線規(guī)劃；冷規(guī)劃；

數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃要點(diǎn)

●供電就近原則；

●供冷就近原則；

●數(shù)據(jù)中心建筑級模塊化；

●機(jī)房級模塊化；

●列間級模塊化（微模塊）

●模塊化有建筑級—建筑內(nèi)級別-列間級別-機(jī)柜級別

●柴油發(fā)電站集中化；

●整體以電力需求及供給為主線進(jìn)行規(guī)劃；

數(shù)據(jù)中心冷凍水設(shè)計(jì)與其他項(xiàng)目比較

數(shù)據(jù)中心冷凍水設(shè)計(jì)與其他民用項(xiàng)目比較

數(shù)據(jù)中心冷凍水設(shè)計(jì)要點(diǎn)

數(shù)據(jù)中心冷凍水系統(tǒng)幾種常規(guī)做法及比較：

1、一次泵系統(tǒng)；

控制簡單，持續(xù)制冷時(shí)，一次泵需要配置不間斷電源；

2、二次泵系統(tǒng)；

控制復(fù)雜，持續(xù)制冷時(shí)，只需要二次泵需要配置不間斷電源；

3、水蓄冷罐并聯(lián)系統(tǒng)；

控制復(fù)雜，冷凍水部分需要旁流，流過水蓄冷罐，

水蓄冷罐不增加系統(tǒng)阻力。

4、水蓄冷罐串聯(lián)形式；

控制簡單，水蓄冷罐增加水系統(tǒng)阻力，冷凍水一直流過水蓄冷罐，沒有旁流冷損失。

提示：冬季時(shí)閉式冷卻塔作為干冷器（風(fēng)冷）時(shí)，可以不噴淋水。這種工況時(shí)閉式冷卻塔的散熱量很小，在數(shù)據(jù)中心不是很實(shí)用，其他工業(yè)行業(yè)有使用。

開式與閉式冷卻塔工作原理

冷卻塔主要和濕球溫度（空氣中水蒸氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度）有關(guān)，靠水的蒸發(fā)帶走熱量。

一、開式塔

冷卻水直接和空氣接觸，冷卻水噴淋在填料上通過蒸發(fā)帶走熱量。

二、閉式塔

冷卻水通過盤管間接接觸，水槽內(nèi)的水噴淋在盤管上蒸發(fā)（潛熱）帶走熱量。

開式冷卻塔與閉式冷卻塔比較

冷凍水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的一些方法

●采用中溫冷凍水系統(tǒng)，提高冷凍水供回水溫度至12/18℃，水冷機(jī)組COP值可從5.5提高至7.0，預(yù)計(jì)節(jié)能15～20%；大型可采用高壓離心冷水機(jī)組磁懸浮冷水機(jī)組。

●采用溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)。

●在上述冷凍水水溫的前提下，可提高機(jī)房送風(fēng)溫度至干球溫度16～18 ℃以上，滿足ASHRAE Class A1等級要求；以及中國電信的標(biāo)準(zhǔn)要求。

●采用冷凍水、風(fēng)機(jī)變頻控制；

●采用冷卻塔間接制冷；

其他實(shí)現(xiàn)節(jié)能的一些方法

●機(jī)房專用空調(diào)采用EC風(fēng)機(jī)；直流變頻風(fēng)機(jī)；效率高、可按需送風(fēng)。

●機(jī)房專用空調(diào)采用溫濕度獨(dú)立控制設(shè)計(jì)，避免冷熱抵消現(xiàn)象；浪費(fèi)能量；

●機(jī)房專用空調(diào)無電加熱；預(yù)計(jì)室內(nèi)機(jī)部分節(jié)能20～30%；

●機(jī)房空調(diào)采用小風(fēng)量大晗差的設(shè)計(jì)思想，溫差大于10℃；

●采用新風(fēng)直接制冷；熱管空調(diào)；

●采用等焓加濕過程的濕膜加濕機(jī)組，在空氣增加含濕量的同時(shí)，空氣的干球溫度也隨之降低，從而有效減輕機(jī)房空調(diào)的制冷負(fù)荷；

供電系統(tǒng)節(jié)能的一些辦法

●使用高頻UPS、直流供電等；

●提高負(fù)載率，這是節(jié)能的最好方式，同時(shí)也是最直接的；

關(guān)于空調(diào)冷源節(jié)能設(shè)計(jì)

水冷型冷凍水系統(tǒng)通過板式換熱器實(shí)現(xiàn)水側(cè)自然冷卻，在北京地區(qū)預(yù)期有3~4個(gè)月可實(shí)現(xiàn)完全或部分自然冷卻，使得年均PUE的貢獻(xiàn)值可下降0.1~0.2；

冬季可通過水源熱泵系統(tǒng)回收機(jī)房余熱，承擔(dān)建筑物所需的供熱負(fù)荷（如：新風(fēng)系統(tǒng)、辦公區(qū)域、發(fā)電機(jī)房等），節(jié)省了工程造價(jià)和運(yùn)維費(fèi)用。

關(guān)于機(jī)房氣流組織設(shè)計(jì)的節(jié)能要點(diǎn)

機(jī)房氣流組織

●地板下靜壓箱送風(fēng)，地板架設(shè)高度1100mm；低密度區(qū)800mm

●高密度雙側(cè)送風(fēng)，低密度區(qū)單側(cè)送風(fēng)，送風(fēng)距離不超過16米；

●吊頂天花上靜壓箱回風(fēng)，并加裝回風(fēng)風(fēng)帽；

●柜間采用冷熱通道布置，通道寬度1200mm；

封閉冷通道

●機(jī)房環(huán)境散熱較少

●視覺美觀、參觀效果明顯

●機(jī)房需要吊頂

●對綜合布線有影響

機(jī)房空調(diào)氣流組織參考效果圖