绿色数据中心机房空调方案-冷冻水下送风

数据中心机房空调工程技术建议书艾默生商业秘密1第一部分：工程概况及建设原则与目标一、工程概况1、机房长、宽、高；净空高度、有无地板、地板高度；机房朝向、密封情况。2、每个机房的设备类型、设备数量、设备功耗。3、原有空调情况、送回风方式（改造项目）。4、机房出现问题描述（改造项目）。5、冷冻水空调系统状况描述：冷冻水供水温度：7℃，回水温度；12℃压力；100Kpa;管路：双路供水或单路供水等。二、数据中心机房空调设计依据与标准1、设计规范与参考依据根据国家和国际的数据中心机房与空调的标准与规范：GB50174-2008《电子计算机机房设计规范》GB/T2887–2000《电子计算机场地通用规范》ASHRAE(AmericanSocietyofHeating,RefrigeratingandAir-ConditioningEngineers,Inc.)TC9.9TIA942标准(TelecommunicationsInfrastructureStandardforDataCenters)其他数据中心和暖通空调设计规范和文件2、机房设计标准数据中心机房和电力机房内有严格的温、湿度、噪音等要求，机房按国标GB2887-89《计算机场地安全要求》的规定：1）、温度、湿度标准：表2温度、湿度标准级别项目A级夏季冬季222C202C相对湿度45%~65%温度变化率5C/h并不得结露2）、噪音标准：数据中心机房空调工程技术建议书艾默生商业秘密2主机房区的噪声声压级小于68分贝3）、正压密封要求主机房内要维持正压，与室外压差大于9.8帕，机房要求密封运行，减少门窗等区域的冷风渗透。4）、洁净度要求在表态条件下，主机房内大于0.5微米的尘埃不大于18000粒/升。5）送风速度送风速度不小于3米/秒。6）新风需求满足工作人员工作所需的新风要求量，按照30～40m3/h·人计算。根据机房实际可实施的情况，在过渡季节，引入室外较低温度的冷风，减少机房内空调负荷，减少机房空调能耗。三、数据中心空调建设原则与目标1）、标准化。数据中心机房规划设计方案，基于国际标准和国内有关标准，包括各种机房设计标准，机房空调相关规范以及计算机局域网、广域网标准，从而为建设高标准、高性能机房奠定基础。2）、先进性与实用性相结合。机房空调系统设计立足于高起点，参考国际先进的机房空调建设经验以及业界同类机房的建设经验，适应当前数据中心机房的实际情况，构建合理并适当超前的技术体系架构。3）、可靠性。数据中心机房空调系统应具有高可靠性，以保证数据中心主设备的稳定运行；机房空调制冷量按照机房内设备功耗量以及规划布局等因素设计计算，并考虑合适的冗余，保证为用户提供连续不间断的365×24小时空调运行服务。4）、可扩充性和工程可分期实施。在机房空调系统设计中充分考虑用户后期的扩容，以及不同功能区间的划分，进行合理的冗余设计，预留合适的安装位置；实现根据区域扩容情况逐步增加机房空调，提高初次投资的利用率。5）、智能与群控管理。机房空调系统采用智能化设计，可以实现对机房内多台机组进行集群控制，根据机房负荷变化，控制机房空调运行，实现空调能效管理。提供远程监控通信接口，实现远距离监控，远程监控与当地控制相同。6）、绿色环保、节能、减排。数据中心机房空调设计充分考虑当前机房节能技术和节能方案，满足各种电子设备和工作人员对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、安全保安、防漏、电源质量、振动、防雷和接地等的要求，考虑环保、减排的要求，数据中心机房空调工程技术建议书艾默生商业秘密3建设安全可靠、舒适实用、绿色节能、高效的数据中心机房。7）、可维护性。机房空调系统采用模块化结构设计，100％全正面维护，各部件均为标准系列化部件，并保证有充足的备品备件，减少维护时间和工作量。数据中心机房空调工程技术建议书艾默生商业秘密4第二部分：空调技术方案与建议一、本工程中心机房空调负荷计算1、机房热负荷计算方法一机房主要的热负荷来源于设备的发热量及维护结构的热负荷。因此，我们要了解主设备的数量及用电情况以确定机房专用空调的容量及配置。根据以往经验，除主要的设备热负荷之外的其他负荷，如机房照明负荷、建筑维护结构负荷、补充的新风负荷、人员的散热负荷等。如不具备精确计算的条件，也可根据机房设备功耗及机房面积，按经验进行测算。按照机房热负荷各组成部分精确计算。设备热负荷（计算机及机柜热负荷）；机房照明热负荷；建筑维护结构热负荷；补充的新风热负荷；人员的散热负荷等。（1）设备热负荷：Q1=P*η1*η2*η3（kW）Q1：计算机设备热负荷P：机房内各种设备名义总功耗（kW）η1：同时使用系数η2：利用系数η3：负荷工作均匀系数通常，η1、η2、η3取0.7～0.8之间，考虑制冷量的冗余，通常η1×η2×η3取值为0.8。如果设备总功耗为实际运行总功率，根据《邮电建筑设计规范YD/T5003-2005》相关规定，此时设备运行总功率按照全部转化为设备热负荷计算。（2）机房照明热负荷：Q2=C*S（kW）C：根据国家标准《计算站场地技术要求》要求，机房照度应大于2001x，其功耗大约为20W/m2。以后的计算中，照明功耗将以20W/m2为依据计算。S：机房面积数据中心机房空调工程技术建议书艾默生商业秘密5（3）建筑维护结构热负荷Q3=K*S/1000（kW）K：建筑维护结构热负荷系数（50～60W/m2机房面积）S：机房面积（4）人员的散热负荷：Q4=P*N/1000（kW）N：机房常有人员数量P：人体发热量，轻体力工作人员热负荷显热与潜热之和，在室温为21℃和24℃时均为130W/人。（5）新风热负荷主要按照人员所需新风负荷量计算，一般较小，一般用机房空调设计冗余量进行平衡。则，机房热负荷Qt=Q1+Q2+Q3+Q42、机房热负荷计算方法二机房主要的热负荷来源于设备的发热量及维护结构的热负荷。因此，我们要了解主设备的数量及用电情况以确定机房专用空调的容量及配置。根据以往经验，除主要的设备热负荷之外的其他负荷，如机房照明负荷、建筑维护结构负荷、补充的新风负荷、人员的散热负荷等。如不具备精确计算的条件，也可根据机房设备功耗及机房面积，按经验进行测算。采用“功率及面积法”计算机房热负荷。Qt=Q1+Q2其中，Qt总制冷量（kW）Q1室内设备负荷（=设备功率×0.8）。如果设备总功耗为实际运行总功率，根据《邮电建筑设计规范YD/T5003-2005》相关规定，此时设备运行总功率按照全部转化为设备热负荷计算。Q2环境热负荷（=0.12～0.18kW/m2×机房面积）3、机房热负荷计算方法三在实际工程方案设计中由于建筑物机构的复杂性与未来设备安装的不确定性，通常可以参考下表经验数值，然后根据总面积计算出冷量需求。采用“面积估算法”估算机房热负荷。Qt=S*P/1000（kW）数据中心机房空调工程技术建议书艾默生商业秘密6其中，Qt总制冷量（kW）S机房面积（m2）P机房热负荷系数二、空调配置方案及建议1、配置方案根据机房空调负荷估算结果，配置高效节能的Liebert.PEX机房空调。建议一期配置3台艾默生P3140FC冷冻水下送风空调和6台艾默生P2070FC冷冻水下送风空调；注:1)机房空调回风工况：24℃，50％RH；供回水温度7/12℃，水压降：83kPa；2)配置空调总制冷量按照主用空调数量核计，不计算备用空调制/显冷量，配置空调的总制冷量保证一定的冗余量。2、机房内整体布局与气流组织：气流组织1、如图1,主设备划分冷热通道，地板下送风，自由空间回风：图1地板下送风，自由空间热通道回风机房空调安装在热通道，送风口安装送风导流板送风至地板下，在冷通道安装送风风口，送风至主设备正面进风口，冷却主设备后，由主设备背面或者上部自由回风至机房空调。气流组织2、架空地板下送冷风，天花板吊顶回热风的方式（层高满足要求的情况下），主设备机房划分冷热通道，如下图1。机房空调安装在热通道，增加送风导流板送风至地板下，在冷通道安装送风风口，送风至主设备正面进风口，冷却主设备后，由主设备背面热通道经吊顶回风至机房空调。数据中心机房空调工程技术建议书艾默生商业秘密7图1地板下送风、天花板吊顶热回风方案示意图3、新风引入：1）吊顶内引入新风混合方式：在吊顶回风的回风空间内，引入经过过滤处理的新风。在平时用于满足工作人员的新风需求和保证机房密封所需的正压需求；在过渡季节加大送风新风量，新风量满足GB50174-93《电子计算机机房设计规范》要求的5％。2）自由回风引入新风：在回风的热通道内，引入经过过滤处理的新风。在平时用于满足工作人员的新风需求和保证机房密封所需的正压需求；在过渡季节加大送风新风量，新风量满足GB50174-93《电子计算机机房设计规范》要求的5％。4、架空地板高度图2架空地板高度根据数据中心中主设备的单机设备功耗，架空地板的高度如下表：表6：不同机柜功耗下建议的机房架空高度单机柜功率kW/rack建议架空地板高度mm1350～4001.5400～4502500～550数据中心机房空调工程技术建议书艾默生商业秘密82.5550～6003600～6503.5650～7004700～7504.5750～8005800～10005、末端送风口末端地板送风口建议采用高开孔率孔板地板或者可调节的地板百叶风口，末端风口数量配置按照主设备负载情况布置。末端风口数量计算：按照设计标准：地板风口风速小于2.0m/s，采用高地板开孔率60％～70％核算。如下示例：2kW机柜：单块地板：300*600mm的50％开孔率地板3kW机柜：单块地板：300*600mm的60％开孔率地板5kW机柜：两块地板：300*600mm的60％开孔率地板图3末端送风口6、室内外机安装1)室内机安装建议基本要求：A、房间整体通风顺畅，送风、回风无障碍。B、室内机安装在机房内，贴墙安装，间距合理，前面预留充足的检修空间和通道。2)加湿水管：主机房的机房空调给水管可由土建预留的每层自来供水管处驳接。加湿水管处增加防水地漏，并在空调区域安装点式漏水告警装置检测漏水。3)冷凝水管：建议数据中心在土建阶段预留好每层机房空调排水管，并直通室外或者集中立管排放。在机房空调到位后，机房空调排水管与最近的区域的排水管驳接。4)冷冻水管连接与墙洞预留：建议在土建阶段，预留好机房空调冷冻水管路由，并预留接口，阀门封堵，以方便空调机组连接，并做好冷冻水管的防漏措施。数据中心机房空调工程技术建议书艾默生商业秘密9备用水泵排水管PT温度计压力表PT膨胀水箱符号说明：平衡阀截止阀水泵水流开关过滤器软接头排气阀旁通阀TPPTPPT冷冻水进口冷冻水出口中央空调冷水机组机组冷冻水进口冷冻水出口Liebert.PEX机组5)空调配电：空调机组的配电箱建议在每层机房内独立设置，并且考虑空调配电箱的冗余备份，避免机房内配电的单点故障。图4冷冻水空调系统安装示意图三、方案优势综述1、先进性与实用性：本机房空调技术建议方案，在综合考虑机架安装、设备功耗、空调制冷量需求和空调安装位置等因素的基础上，进行配置。空调系统方案采用当前先进主流的地板下送风吊顶热回风（或热通道自由回风）的气流组织方式，冷热通道分离，减少冷热风混合。数据中心机房空调工程技术建议书艾默生商业秘密10采用先进节能高效的艾默生的全球研发的Libert.PEX系列机房空调，具有多项先进且很有实用性的设计，如：ICOM智能群控系统、不受水质影响的远红外加湿器等。注重安全可靠性和可维护性，可操作性，降低整个运行周期的全寿命成本。2、安全可靠性：Libert.PEX系列机房空调机组均为标准化设计，包括室内送风机和送风电机等运动部件和系统均为内部互为备份：空调方案配置的安全可靠性：主设备机房按照N+1机房空调设计标准进行配置，保证机房内的空调容量和物理的冗余，保证数据中心运行的安全与可靠性。3、扩容与分期建设空调机组均为标准化机组，相互独立。机房空调设计按照远期最大容量配置，但是可以根据机柜安装情况逐步增加空调，分批采购安