打开文本图片集

摘要：近年来，人们在生产和生活中对信息的依赖越来越高，使得数字信息技术飞速发展，需求不断扩大。数据中心的建设如火如荼，越来越多的设计院、暖通工程师加入到数据中心的建设之中。数据中心建筑不同于常规公共建筑，它里面运行的设备是保证其他服务正常工作的支撑，所以其运行环境要求非常高，那么就需要设计合理、牢靠的服务于数据机房的空调系统，制造良好的机房空间环境;以及科学合理的自动控制系统，保证机房空调灵活、高效的运作。

关键词：机房空调 方案设计

0引言

新数据中心的规划，依据全行业务发展的战略，统筹考虑未来10-15年业务增长的需求，实现24小时×365天不间断运行;为未来的核心系统转型、互联网金融、大数据、移动服务提供安全可靠的基础运行环境;为系统持续有效服务提供良好的备份恢复环境;为IT推动业务流程再造和新技术应用奠定基础。

一、项目概述

园区建设规模：生产数据中心机房楼（简称机房楼）建筑面积2.5万平方米，其中生产运行中心高架地板面积约为8550平方米，附属动力楼面积约为3000平方米，集控中心楼建筑面积约4000平方米（含约300平方米的ECC集控中心及约100平方米的安防监控中心）。

建设标准：混合等级设计;生产模块按《电子信息系统机房设计规范》A级标准（参照UPTIME T4标准）设计，局部核心生产机房空调系统按照冷源2N架构设计。规划建设生产园区达到国家《绿色建筑评价标准GB/T 50378-2014》中二星级，数据机房PUE（Power Usage Effectiveness电源使用效率）全年平均不高于1.6。

项目目标：园区不仅要在规划规模上考虑为项目提供一个满足建成后5-10年业务发展所需要的IT基础设施支持环境，而且设计和建设的标准应达到“整体适用，按需配置，不盲目追求高等级标准”的目标。

二、数据中心建设规划

1层布局：高压变配电室（2间）、低压变配电室（2间）、UPS电力室（2间）、电池室、电力监控室、电力分界室（2间）、消防控制室、电信接入间（4间）、冷冻机房等。

2层布局：设置4个机房模块。其中1个461平米的IT设备机房模块（含200平米的测试机房区）;2个网络核心机房模块，面积分别为507平米和393平米;1个366平米的IT设备机房模块。

3层布局：设置4个机房模块。其中1个393平米的IT设备机房模块;2个小型机存储机房模块，面积分别为461平米和366平米;1个507平米的带库、大型机机房模块。

4-5层布局：每层设置4个机房模块，共8个模块。其中每层设置3个IT设备模块，面积分别为461平米，507平米，393平米;1个高密机房模块，面积366平米。

 三、空调系统设计

（1）空调负荷：生产数据中心机房关键荷载冷负荷为12150kW，热负荷为389.2kW。集控中心ECC部分冷负荷为96kW。热负荷为30kW。（说明：空调计算制冷负荷为10649KW，考虑10%富裕系数，11713.9KW，新风负荷为：336.5KW，其他冷负荷为：100KW，总冷负荷为：12150KW。）

（2）空调冷热源设置：本项目空气调节系统设计规划需要满足项目未来5到10年业务发展和企业运营的要求，具备7×24小时不间断运行、灾难恢复、多样化业务运营的能力。充分体现可靠性、先进性、开放性、安全性、可扩展性、规范性、人性化的原则。

为满足断水工况下制冷系统的正常运行，核心机房及二层网络机房冷源部分采用水冷冷源加风冷冷源的双冷源方案，其中核心机房及二层网络机房末端精密空调采用双盘管型。

本工程水冷冷源采用磁悬浮离心式水冷冷水机组，单台机组容量为2461KW，5+1运行模式，同时设置4台风冷冷水机组（带自然冷却配置），单台机组容量为1250KW，3+1运行模式，机房初期负荷小时可以运行风冷冷水机组，机房负荷大时，运行离心式冷水机组，风冷机组作为核心机房及二层网络机房备份机组，风冷冷水机组及辅助设备布置在生产中心楼的屋面。

水冷冷冻站设在一层，冷冻站内空调冷源采用变频磁悬浮离心式冷水机组，配置6台，运行模式为5+1。另外，在冷冻站内设置2台高温型水源热泵供水泵，为综合楼水源热泵机组提供热源。在高湿天气中，冷水机组冷冻水供回水运行温度：7/12℃，平时运行节能模式温度：12/18℃，冷却塔采用开式冷却塔，单台冷却塔流量为750m³/h，5+1运行模式，设置在生产数据中心机房屋面。

本项目不设热源，发电机房等房内热负荷由设在房间内的水环热泵机组负担，利用12/18℃冷冻水作为水环热泵的供回水，为房间提供制冷与供热。

（3）空调加湿：模块机房采用机房专用湿膜加湿器，冬季及过度季加湿，调节室内湿度。湿膜加湿器设置在精密空调间。由室内露点温度传感器控制加湿器的加湿量，加湿控制系统由加湿器自带，并提供远传接口。空调通道内设有地漏，机房精密空调机组配备水泄漏探测器，连接到建筑自控系统（BMS）。在空调通道中，设有单独的线性泄漏检测系统连接到BMS系统。

（4）模块机房内气流组织：冷通道封闭——除网络机房以外的机房模块选用冷通道封闭形式。

四、自动控制系统

（1）设置冷冻水自控系统以及DDC系统，每个控制系统由中央电脑及终端设备和各子站组成。在楼宇集控中心配置计算机、液晶显示屏及打印机，需能显示、自动记录各冷源设备、水处理设备、水泵等的运行状况、故障报警及启停控制。而所有设备需能采用自动或手动操作及就地开关。所有设备均可以就地起停，均有手动控制及自动控制转换开关。当开关处于手动控制时，集控中心可以监视设备的运行状态，但不能进行控制。集控中心能显示打印出冷冻水系统各设备的运行状态及主要运行参数，并进行集中远距离控制和程序控制。

（2）冷水机组、精密空调机组CRAH、空调机组AHU、新风机组等设备自带自动控制系统，动环系统对这些设备进行监控。

（3）每个制冷单元组的制冷、预冷、节约三种运行模式的转换控制。当室外湿球温度降低，冷却塔提供的冷却水供水温度低于17℃时，系统进入部分自然冷却状态，冷却水经板式换热器冷却冷冻水回水，冷冻水回水经板式换热器部分冷却后进入冷冻机蒸发器，提供12˚C的冷冻水。当室外湿球温度足够低，冷却塔可以提供低于10.5℃的冷却水时，系统进入完全自然冷却状态，冷冻水经板式换热器与冷却水水水交换，直接提供12℃的冷冻水，冷水机组关闭。

（4）制冷单元内的冷却水泵、冷却塔风机、冷冻水泵、制冷机组按顺序进行联锁控制。

（5）监控冷却水供回水温度、压力、流量。

（6）监控冷冻水供回水温度、压力、流量，根据供水总管和回水总管上的温度、流量信号计算实际负荷，并控制水泵及机组运行台数。

（7）冷冻水一次泵、冷冻水二次泵、冷却水泵均采用变频水泵，二次泵依据最远端用户供回水压差信号进行变频控制。

（8）测量一次水，二次水管路旁通流量，监控蓄冷罐防倒流和强制充冷。

（9）精密空调机组CRAH控制，每个空调区域采用相对独立控制系统，控制机组启停、供回风温度、电动二通水阀调节、报警。中央控制系统仅做机组运行状态的监视：开机、停机故障，供回水温度、供回风温度。且中央控制系统的任何故障，均不应影响精密空调机组自身的控制系统和机组的正常运行。

（10）模组用新风机组的监控，新风机组自带控制系统， 新风机组配有预冷预热盘管，水源热泵模块（电加热备用）制冷盘管，制热盘管，夏季采用设定露点温度控制，冬季送风温度不低于露点温度。新风机组依据总风管内静压值调整转速并依据空气处理露点温度控制冷冻水盘管、水源热泵模块进水二通阀的开度。新风机组进出口设电动风阀，防冻保护，与机组联锁。

（11）冷却水补水系统自控， 地下室冷却水补水池的水位控制（包括开、停泵水位，高、低液位报警，溢流水位显示）。

五、结语

本文所述的机房空调及自控系统为一种类型的机房空调方案设计，尽量在满足设计目标的情况下合理设计机电方案，文中描述的具体方案可作为一个样本供本行业科研学习者及专业从业者学习参考，文中描述的解决方案只是在特定时间段和政策要求下的结果。如果需要去具体实践，还需要根据现有的政策文件和最新技术成果去论证和优化。

参考文献

[1] 黄若琳.大型数据中心机房冷却系统研究与优化[D].重庆：重庆大学城市建设与环境工程学院，2018.

[2] 中国电子工程设计院. 数据中心设计规范 GB 50174-2017 [P].北京：中华人民共和国住房和城乡建设部和中华人民共和国质量监督检验检疫总局联合发布，2017.

[3] 彭殿贞.绿色数据中心空调设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[4] 黄翔，周海东，范坤，宋姣姣.通信机房应用直接蒸发冷却空调方式的优化及节能分析[J].暖通空调，2013.

[5] 高军，陈维斌，孙成柱.通通用性机房集中监控系统的设计与实现[J].开发与应用，2011.