数据中心机房空调设计

【摘要】本文对数据中心机房空调负荷特点进行分析，进而提出合理的空调系统设计以及冷热源配置。

【关键词】数据中心机房空调负荷特点；空调系统设计；冷源配置

一、引言：

近年来，许多重要的工作都离不开信息处理，所以在民用建筑中，越来越多的新建工程里，都配备数据中心机房，面积在几百平米到几千平米不等。针对在民用建筑中出现的此类机房，它的空调系统与民用建筑有所不同。本文将对数据中心机房的空调设计，从以下三个方面进行分析：空调负荷特点，空调系统设计，冷源配置。

二、数据中心机房空调负荷的特点

机房主要负荷来自于设备散热。根据《电子计算机机房设计规范》（GB 50174—2008），室内计算参数如下：

设计中遇到的机房一般为A级或B级，且考虑设备为开机状态。

机房内空调最显著的特点：

1、设备散热量大，散湿量小（主要散湿量来自于工作人员）。室内负荷特点：为常年稳定的冷负荷，空气处理过程接近于等湿冷却的干式降温过程。

2、空调送风焓差小、风量大。换气次数：电子计算机房为20～70次/h，程控交换机房为30～60次/h。

3、为保证正压要求，一般要求设新风系统和相应的排风系统。

4、数据机房全年不间断运行，要求数据系统具备高可靠性，因此也要求机房内空调系统具备相当高的可靠性。

5、温度控制的精度要求高并且稳定。数据机房不仅要求温度的波动幅度不能超过规定的范围，也对温度变化的幅度也有明确的要求，一般小于5℃/h。

6、由于要求在冷量一定的情况下，通过大风量的循环使机房内运行设备发出的热量能够迅速得到消除，并且通过高送风压力使冷风能够送到较远的设备处，并且还要使机房内部的加除湿过程缩短，湿度分布均匀，所以要求：空调机房有合理的气流组织。

三、数据中心机房的空调设计

（一）机房专用的空调及气流组织

目前，数据中心机房一般都用专用空调机，来实现对机房内设备的降温处理。机房空调机类型不一，此处不再一一赘述，以下主要就气流组织进行分析。按《电子计算机机房设计规范》（GB 50174—2008）：

其中下送上回方式，在大中型机房内比较常用。其优点：

1、空调送风气流流程与机柜冷风吸热后的气流流型一致，从而避免了冷热气流的混合，影响工作区的环境温度。

2、机柜冷却效果好，可以用较少的风量达到机柜冷却的目的。

3、进入室内工作区和机柜内的气流洁净度好。

4、活动地板送风口可以采用带有调节阀门的风口，或者采用旋流风口，可加大气流速度的衰减，从而减少对人员的吹冷风感觉。

（二）新风系统

为了保证室内正压，需要设计新风系统和相应的排风系统。对于新风系统，一般将其处理到大于室内露点温度即可，这样可以负担一部分室内冷负荷。对于新风，其负荷是不稳定的，主要在于室外干球温度与室内露点温度的关系。室外干球温度高于室内露点温度时，新风负荷为冷负荷，可由机房制冷系统负担，反之为热负荷，考虑到大楼供暖系统只是在冬季的白天运行，所以新风热负荷由电加热解决。

对于新风加湿，一般采用可靠的电加湿。此部分电量也比较客观，作为暖通专业，应进行计算并及时将电量提给电气专业。

四、冷源配置

机房空调冷凝方式有风冷、水冷、乙二醇溶液冷却等。

1、风冷，即机房专用空调机，其配套室外机，可在室外气温降至-15℃时仍能可靠运行，空调系统管路内走冷媒。

2、水冷，有风冷冷水机组和水冷冷水机组，空调系统管路内走冷冻水。

1）对于风冷冷水机组，需要选择自然冷却型风冷机组，确保室外温度较低时能正常运行，且比较节能。

2）对于水冷冷机组，当室外湿球温度低于某值时，可利用冷却塔提供免费冷。需要注意的是，免费冷运行工况，冷却塔制冷能力有所降低，需要厂家按冬季工况进行选型计算。免费冷系统，冬季换热器两侧运行水温，总结以往的设计经验，在此给出一个比较合理的数值供参考：冷却水侧温度一般为9/12℃，冷冻水侧温度一般为15/10℃。

3、乙二醇溶液冷却，同水冷冷却原理，只是空调系统管道里走乙二醇溶液，其优点是冬季防冻。

结语：

针对机房的空调设计：

1、室内需先确定合理的气流组织，进而选择室内机型号。根据新风量确定新风机组，并设计相应的排风系统。

2、冷源的配置比较复杂，无论是哪种冷源，都要保证其常年稳定可靠，并尽可能做到节约能源，在进行论证分析后尽快确定其室外机台数，位置，重量等，与其他各专业进行紧密配合。

参考文献

[1] 廖了. 大型计算机机房空调设计模拟研究 [D]. 重庆大学，2013.

[2] 吴涛. 数据中心机房“工位空调”的气流组织与节能研究 [D]. 华北电力大学，2012.

[3] 谢富熹. 数据中心机房的节能设计 [J]. 科技传播，2011，01：182+179.

[4] 全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试复习教程 第三版

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