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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。

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14400kW，

UPS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。

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）。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℃。

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。

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