高功率密度數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計
2014/10/28 12:27:01一、項目背景：
隨著IT技術(shù)的不斷發(fā)展高功率密度機(jī)架應(yīng)運而生。這些高功率密度機(jī)架卻引發(fā)了單位面積的發(fā)熱量急劇上升的問題，如何設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)解決高功率密度機(jī)房的散熱問題成為設(shè)計的難點。
二、項目思路：
針對數(shù)據(jù)中心不同功率密度的機(jī)柜采用不同的空調(diào)形式，到達(dá)“安全可靠”，“經(jīng)濟(jì)節(jié)能”的效果。本文以某大型數(shù)據(jù)中心為例，概述高熱密度數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計。
三、項目成果：
該數(shù)據(jù)中心共包含兩百多個個單臺熱功率為125kW的定制機(jī)柜和幾十個單臺熱功耗為10kW的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜及其他機(jī)柜，整個計算中心總冷負(fù)荷為高達(dá)3萬多千瓦�？照{(diào)系統(tǒng)設(shè)計如下：
1、空調(diào)系統(tǒng)冷熱源選擇
該計算中心機(jī)房冷卻系統(tǒng)采用“區(qū)域供冷”冷源，所需的冷凍水由所在地區(qū)區(qū)域供冷系統(tǒng)的兩個冷凍站供應(yīng)。冷源安全性好、運行經(jīng)濟(jì)性高。兩個冷凍站各自獨立的管網(wǎng)可互為備份，保障冷凍水的有效供應(yīng)。
2、空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備設(shè)計
該計算中心機(jī)房冷卻系統(tǒng)采用三種規(guī)格的空調(diào)末端設(shè)備。定制機(jī)柜采用側(cè)送側(cè)回風(fēng)行間空調(diào)，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜采用前后通風(fēng)行間空調(diào)，托管的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電源設(shè)備采用冷凍水型機(jī)房精密空調(diào)。
（1）定制機(jī)柜空調(diào)設(shè)備及冷凍水安裝方式
定制機(jī)柜單機(jī)柜最大熱功耗約125kW，若采用恒溫恒濕風(fēng)柜下送風(fēng)的空調(diào)方式已經(jīng)不能滿足機(jī)柜的散熱。由于機(jī)柜采用雙面對插刀片式組裝結(jié)構(gòu)，左右通風(fēng)，采用冷凍水型行間空調(diào)設(shè)備靠近機(jī)柜安裝就近送風(fēng)制冷，定制機(jī)柜與列式空調(diào)設(shè)備構(gòu)成一個封閉循環(huán)的冷卻結(jié)構(gòu)。所以冷凍水管道必須進(jìn)入計算機(jī)房，在活動地板下面安裝，活動地板不作為送風(fēng)通道使用。
考慮到安全余量及實際運行制冷能力衰退等因素，單機(jī)柜空調(diào)熱負(fù)荷按150KW設(shè)計，1個定制機(jī)柜配2臺制冷量75kW的行間空調(diào)。1個或多個定制機(jī)柜與行間空調(diào)設(shè)備構(gòu)成一組，冷卻空氣在組內(nèi)封閉循環(huán)。圖1為3個機(jī)柜一組的封閉循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1定制機(jī)柜組循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)示意圖
（2）標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜空調(diào)設(shè)備配置
標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜采用常規(guī)機(jī)箱式組裝結(jié)構(gòu)，前后通風(fēng)。采用冷凍水型行間空調(diào)設(shè)備散熱。單臺機(jī)柜熱功耗在10kW左右，行間空調(diào)設(shè)備制冷量在25kW左右，兩個標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜共用1臺行間空調(diào)設(shè)備，冷卻結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜冷卻結(jié)構(gòu)示意圖
（3）機(jī)房精密空調(diào)設(shè)備配置
托管服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電源設(shè)備采用前后通風(fēng)的散熱結(jié)構(gòu)，為了提高部署的靈活性，這部分設(shè)備采用常規(guī)的冷凍水型機(jī)房精密空調(diào)設(shè)備，活動地板下送風(fēng)；冷卻方式如圖3所示。
圖3機(jī)房精密空調(diào)冷卻示意圖
3、氣流組織設(shè)計
選擇合理的氣流組織是本工程空調(diào)設(shè)計的難點。機(jī)房的氣流組織方式主要有上送下回和下送上回兩種方式：
（1）上送下回式
送風(fēng)氣流通過機(jī)器和工作區(qū)帶走室內(nèi)余熱，由機(jī)器下部回風(fēng)。在每兩列機(jī)架間均設(shè)置送風(fēng)道，開設(shè)送風(fēng)口，在發(fā)熱量大的設(shè)備附近增大風(fēng)量，增加風(fēng)口設(shè)置。
（2）下送上回式
空調(diào)機(jī)把風(fēng)送入作為靜壓箱的活動地板夾層，由地板下送入機(jī)柜直接冷卻，機(jī)柜出風(fēng)直接經(jīng)機(jī)房上部進(jìn)入作為回風(fēng)靜壓箱的吊頂內(nèi)回至空調(diào)機(jī)。地板下的樓層面做保溫、防塵和防空調(diào)結(jié)露水處理。
4、其他安全保障措施
通過設(shè)置板式熱交換器換熱，提供高于機(jī)房室內(nèi)露點溫度的冷凍水，保證水系統(tǒng)可靠安全運行。循環(huán)水泵采用變頻調(diào)節(jié)，在冷凍水系統(tǒng)回水總管設(shè)流量傳感器，各系統(tǒng)最不利環(huán)路安裝壓差傳感器，根據(jù)流量及壓差信號控制水泵運行臺數(shù)及運行頻率，保證水系統(tǒng)安全。所有空調(diào)水系統(tǒng)管道均設(shè)環(huán)路，以保證空調(diào)系統(tǒng)不間斷運行。
四、客戶價值
通過采取一系列的安全保障措施，使得該數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠的運行，保障了數(shù)據(jù)中心的安全，滿足了客戶需求。同時實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)節(jié)能的效果，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會價值。
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