數(shù)據(jù)機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷分析與解決方案

數(shù)據(jù)機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷分析與解決方案

1建設(shè)熔噴非織造布中心該項(xiàng)目包括四個(gè)獨(dú)立的建筑：數(shù)據(jù)教室、生產(chǎn)控制樓、能源供能樓、信息中心辦公樓和綜合服務(wù)區(qū)。作為銀行國(guó)內(nèi)唯一的集中式數(shù)據(jù)處理中心,此項(xiàng)目為全球業(yè)務(wù)提供每周168h不間斷的數(shù)據(jù)信息服務(wù),其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)必須實(shí)現(xiàn)高可用性、高可靠性、高安全性、高可擴(kuò)展性、技術(shù)先進(jìn),全面實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理的總體目標(biāo)。工程已于2008年7月完成竣工驗(yàn)收,信息中心已正式啟用,并圓滿(mǎn)完成了奧運(yùn)會(huì)配套任務(wù)。該信息中心是目前國(guó)內(nèi)已建成的最大的、安全等級(jí)最高的信息中心之一,是少見(jiàn)的系統(tǒng)復(fù)雜、技術(shù)難度大、要求高的項(xiàng)目。本文僅對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)作簡(jiǎn)單介紹。2設(shè)計(jì)參數(shù)和空調(diào)方案的分析2.1家庭熱水的設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表12.2數(shù)據(jù)機(jī)房負(fù)荷溫度要求:設(shè)備吸氣面一側(cè)架空地板上的溫度一般為20～26℃。濕度要求:相對(duì)濕度30%～70%(詳見(jiàn)圖1)。潔凈度要求:室內(nèi)懸浮顆粒物0.15mg/m3以下。正壓要求:為了防止室內(nèi)溫度、濕度、潔凈度急劇變化,必須保持室內(nèi)必要的正壓。負(fù)荷特點(diǎn)與分析:機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)負(fù)荷包括4個(gè)方面?；矩?fù)荷:墻體、窗、人員、燈光等負(fù)荷;新風(fēng)負(fù)荷:維持室內(nèi)正壓和人員衛(wèi)生要求所需要的新風(fēng)負(fù)荷;設(shè)備負(fù)荷:數(shù)據(jù)設(shè)備的發(fā)熱量產(chǎn)生的負(fù)荷,此部分負(fù)荷較大,占空調(diào)負(fù)荷比例最大;濕負(fù)荷:新風(fēng)和人員散濕導(dǎo)致的濕負(fù)荷。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房的負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算和分析,機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)具有以下主要特點(diǎn):新風(fēng)量小、顯熱負(fù)荷大、濕負(fù)荷小、空調(diào)送風(fēng)量大、全年供冷運(yùn)行、設(shè)備負(fù)荷所占比例非常大等。經(jīng)過(guò)計(jì)算,數(shù)據(jù)設(shè)備的負(fù)荷占全部負(fù)荷的90%以上。按照機(jī)房布局形式的節(jié)能和潔凈度要求,數(shù)據(jù)機(jī)房與外圍護(hù)結(jié)構(gòu)間設(shè)置走廊或輔助設(shè)備用房,同時(shí)數(shù)據(jù)機(jī)房樓不設(shè)外窗,減少數(shù)據(jù)機(jī)房與外界的直接接觸。這種機(jī)房布局方式也使外圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷對(duì)機(jī)房負(fù)荷的影響降至最低,使機(jī)房負(fù)荷維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。根據(jù)計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度及擴(kuò)容能力的要求,預(yù)留充分的冗余量,最大冗余能力可達(dá)到115%,通過(guò)計(jì)算和分析,同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)機(jī)房的劃分標(biāo)準(zhǔn)(中密度機(jī)房6～15kW/m2),此機(jī)房按照中密度數(shù)據(jù)機(jī)房配置系統(tǒng)。中密度數(shù)據(jù)機(jī)房一般有4種可行的解決方案:風(fēng)冷型恒溫恒濕機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)系統(tǒng)、水冷冷水機(jī)組+冷水型機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)+冷卻水型機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)系統(tǒng)、水冷冷水機(jī)組+雙冷源機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)系統(tǒng)。2.2.1空調(diào)安裝高度和高度此方案容易分散設(shè)置,隨著數(shù)據(jù)設(shè)備的增加,容易做到逐漸增加空調(diào)設(shè)備;當(dāng)任意空調(diào)出現(xiàn)故障時(shí)損失極小,安全性很高。但空調(diào)數(shù)量較多時(shí),連接管路和電氣繁雜,空調(diào)配管長(zhǎng)度、室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)安裝高度差受限制;所需室外機(jī)安裝空間較大,若沒(méi)有足夠大的安裝空間,室外機(jī)散熱受影響,空調(diào)效率下降。2.2.2空調(diào)水系統(tǒng)配管的可靠性冷水供回水溫度7℃/12℃。此系統(tǒng)所需室外設(shè)備空間小,能夠有效利用屋頂空間;空調(diào)系統(tǒng)配管距離、高低差方面比較靈活;即使室外氣溫很高,冷卻塔的散熱量也不會(huì)明顯下降,空調(diào)效率較高。冷卻塔、冷水機(jī)組和水泵需要設(shè)備份;空調(diào)水系統(tǒng)最好設(shè)備用管線,提高水系統(tǒng)的可靠性;空調(diào)機(jī)房需要與數(shù)據(jù)機(jī)房分開(kāi)設(shè)置,減少進(jìn)入機(jī)房?jī)?nèi)的水管。2.2.3空調(diào)設(shè)備的備份具有第2種空調(diào)系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)制冷設(shè)備分散布置后,當(dāng)任意空調(diào)出現(xiàn)故障時(shí)損失極小,安全性很高;隨著數(shù)據(jù)設(shè)備的增加,容易做到逐漸增加空調(diào)設(shè)備;冷卻塔和水泵需要備份;空調(diào)冷卻水系統(tǒng)最好設(shè)備用管線,提高水系統(tǒng)的可靠性。2.2.4恒濕精密空調(diào)更合理綜合了第1種和第2種系統(tǒng),投資較高,但是安全可靠性好。對(duì)于此項(xiàng)目,從節(jié)能和環(huán)保方面出發(fā),選擇設(shè)置集中冷源的冷水型恒溫恒濕精密空調(diào)更合理;同時(shí)可以利用機(jī)房制冷的冷凝熱量為辦公樓等房間冬季提供熱量,或冬季進(jìn)行自然冷卻。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能效果顯著;缺點(diǎn)是冷水型恒溫恒濕精密空調(diào)需要在冷源和輸送系統(tǒng)設(shè)置備份,數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)有大量的水管,漏水概率遠(yuǎn)比風(fēng)冷系統(tǒng)高,存在安全隱患。2.2.5空調(diào)設(shè)備選擇此項(xiàng)目對(duì)安全運(yùn)行要求很高。從銀行系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房要求高可靠性、高安全性、高可擴(kuò)展性方面考慮,最終選擇恒溫恒濕風(fēng)冷精密空調(diào)系統(tǒng)。結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn),空調(diào)設(shè)備配置及容量以安全性第一為原則。根據(jù)使用方提供的數(shù)據(jù),先期機(jī)房使用密度比較低,隨著業(yè)務(wù)量的增加機(jī)房使用密度逐步增加。數(shù)據(jù)機(jī)房采用專(zhuān)用恒溫恒濕風(fēng)冷精密空調(diào)系統(tǒng),機(jī)房使用密度逐步增加后再增加機(jī)柜頂空調(diào)(冰帽),見(jiàn)圖2。3空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1凈水回收+風(fēng)壓采暖法空調(diào)方式:機(jī)房專(zhuān)用恒溫恒濕風(fēng)冷精密空調(diào)系統(tǒng)?？照{(diào)機(jī)配置:按照機(jī)房防火分區(qū)進(jìn)行設(shè)備分組配置,每組設(shè)置一個(gè)備用機(jī)組,同時(shí)預(yù)留增容的可能性。由于高密度機(jī)房設(shè)備發(fā)熱量巨大,當(dāng)斷電時(shí),機(jī)房溫度會(huì)在30～120s內(nèi)迅速上升到使數(shù)據(jù)設(shè)備停機(jī)的溫度,導(dǎo)致數(shù)據(jù)設(shè)備停機(jī)或損壞。鑒于此種情況,空調(diào)機(jī)組應(yīng)設(shè)雙回路供電,當(dāng)一個(gè)供電回路故障時(shí),還能保證一半空調(diào)機(jī)組正常運(yùn)行,提高了機(jī)房的安全性?？照{(diào)機(jī)設(shè)置于與數(shù)據(jù)中心隔離的空調(diào)走廊。新風(fēng)系統(tǒng):采用新風(fēng)處理專(zhuān)用空調(diào)機(jī)(帶空氣凈化功能),引入新風(fēng)直接送入數(shù)據(jù)機(jī)房,使機(jī)房?jī)?nèi)保持正壓。當(dāng)室外空氣溫濕度低于機(jī)房環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求的溫濕度時(shí),通過(guò)將室外新風(fēng)過(guò)濾到符合機(jī)房空氣質(zhì)量要求時(shí)直接引到機(jī)房?jī)?nèi),可以降低機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境溫度以滿(mǎn)足機(jī)房環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求,進(jìn)而達(dá)到節(jié)省空調(diào)制冷量、節(jié)約電量的目的。新風(fēng)的引入可作為機(jī)房空調(diào)的補(bǔ)充或當(dāng)室外氣溫適合時(shí)完全取代機(jī)房空調(diào)。北方大部分地區(qū)均適用此新風(fēng)節(jié)能技術(shù),節(jié)電率在10%～15%之間。采用機(jī)房專(zhuān)用恒溫恒濕風(fēng)冷精密空調(diào)系統(tǒng)時(shí),屋面的風(fēng)冷冷凝器數(shù)量非常多,必須合理布置,使每個(gè)設(shè)備的散熱量不受影響。設(shè)計(jì)中充分考慮各種不利因素(如:高溫、高濕、陽(yáng)光暴曬等),分析計(jì)算空氣和溫度變化,選擇合理的風(fēng)冷設(shè)備以滿(mǎn)足設(shè)備的需求。為避免夏季屋面設(shè)備暴曬導(dǎo)致空調(diào)高壓報(bào)警,屋面增設(shè)遮陽(yáng)百葉。氣流組織:架空地板下送風(fēng)、無(wú)組織回風(fēng)的方式。地板送風(fēng)口開(kāi)啟位置使空調(diào)系統(tǒng)形成明顯的冷熱通道,有效保證高密度的數(shù)據(jù)機(jī)房的運(yùn)行環(huán)境。設(shè)計(jì)時(shí)需要使機(jī)房?jī)?nèi)溫度梯度比較均勻,由于機(jī)房的面積較大,地板送風(fēng)距離有限,需要合理分布送風(fēng)量和送風(fēng)口位置,使機(jī)房?jī)?nèi)出現(xiàn)明顯的冷熱通道,溫度達(dá)到使用要求,不能出現(xiàn)氣流死角,如圖3所示。噪聲控制難度大是此項(xiàng)目特點(diǎn)之一。首先,屋面的風(fēng)冷冷凝器運(yùn)行時(shí)的噪聲非常大。設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)冷冷凝器啟動(dòng)瞬間噪聲最大,當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)噪聲比較低。由于兩百多臺(tái)風(fēng)冷冷凝器頻繁啟動(dòng),噪聲非常大,所以設(shè)計(jì)時(shí)要求風(fēng)冷冷凝器增加變頻啟動(dòng)裝置,使設(shè)備的啟動(dòng)噪聲降至最低。其次,動(dòng)力配電樓內(nèi)發(fā)電機(jī)組的噪聲也較大。為了控制發(fā)電機(jī)組的噪聲,使用了新型的消聲材料,并經(jīng)過(guò)聲學(xué)的模擬計(jì)算最終確定消聲措施。4數(shù)據(jù)機(jī)房的使用方4.1設(shè)計(jì)過(guò)程中存在許多難點(diǎn),簡(jiǎn)要概況如下:機(jī)房面積大,設(shè)計(jì)時(shí)需要使機(jī)房?jī)?nèi)溫度均勻,氣流組織非常重要。屋面的風(fēng)冷冷凝器數(shù)量非常多,必須合理布置,使每個(gè)設(shè)備的散熱量不受影響。噪聲控制是此項(xiàng)目的難點(diǎn)之一。4.2數(shù)據(jù)機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)選擇面臨嚴(yán)峻的問(wèn)題。使用方不能接受采用集中冷源的冷水型恒溫恒濕精密空調(diào)系統(tǒng)。主要原因是水系統(tǒng)進(jìn)入數(shù)據(jù)機(jī)房后,增加了漏水概率和安全隱患。國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)機(jī)房的發(fā)展方向是越來(lái)越大、越來(lái)越集中,同時(shí)機(jī)房密度也越來(lái)越大,甚至有些數(shù)據(jù)機(jī)房密度達(dá)到20kW/m2以上。單靠恒溫恒濕風(fēng)冷精密空調(diào)根本無(wú)法解決數(shù)據(jù)機(jī)房空調(diào)制冷問(wèn)題,空調(diào)水管必須進(jìn)入核心的數(shù)據(jù)機(jī)房,這就要求設(shè)計(jì)、施工安裝和使用方深入研究,在空調(diào)水系統(tǒng)