2021數(shù)據(jù)中心制冷技術(shù)方案

數(shù)據(jù)中心制冷技術(shù)方案目錄引言 3氣流泄漏 3風(fēng)口地板：數(shù)量和開(kāi)口因素 4風(fēng)口地板：采用帶風(fēng)量可調(diào)的風(fēng)閥地板 4風(fēng)口地板：布置 4采用盲板封閉機(jī)柜上未使用的單元以避免機(jī)柜內(nèi)氣流短路 5氣流送風(fēng)原理 5活動(dòng)地板高度 7回風(fēng)條件 7冷凍水系統(tǒng)供水條件 8備用機(jī)組運(yùn)行模式 9采用具備最先進(jìn)壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)技術(shù)的機(jī)房空調(diào)機(jī)組 9采用由活動(dòng)地板壓力可控制的送風(fēng)氣流 10引言本方案歸納了當(dāng)今數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)的最優(yōu)方案。其中將介紹活動(dòng)活動(dòng)地板設(shè)計(jì)、冷熱空氣分離、風(fēng)口地板和送風(fēng)氣流設(shè)計(jì)以及供水條件。集合這些最優(yōu)方案的目的是設(shè)計(jì)和建造出盡可能高效率的數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)。氣流泄漏氣流泄漏將導(dǎo)致效率明顯降低，原因是送風(fēng)氣流沒(méi)有從設(shè)備吸收足夠的熱量回到機(jī)房空調(diào)機(jī)組（空氣回路變短）?？諝庖赃@種不必要的方式循環(huán)將浪費(fèi)大量的風(fēng)機(jī)功率。解決措施：封閉地板上所有不必要的開(kāi)口地板在機(jī)柜下方也會(huì)完全開(kāi)放封閉所有電纜用開(kāi)口，例如在這些地方可能只有10%的開(kāi)口面積用于電纜通過(guò)，而則直接開(kāi)口，送風(fēng)空氣將泄漏到室內(nèi)。封閉靠近墻面的所有不必要的開(kāi)口，并且需要對(duì)地板切口處進(jìn)行密封。20采取正確盡可能降低不必要的氣流泄漏量，這樣可在活動(dòng)地板下形成靜壓系統(tǒng)。如果此靜壓得以實(shí)現(xiàn)，則所有風(fēng)口地板均將提供均勻的送風(fēng)氣流。風(fēng)口地板：數(shù)量和開(kāi)口因素風(fēng)口地板的數(shù)量必須符合設(shè)計(jì)和實(shí)際/（如20Pa的外部靜壓力下按照50,000m3/h（舉例）設(shè)計(jì)，則風(fēng)口地板的數(shù)量和設(shè)計(jì)風(fēng)量必須等于總的設(shè)計(jì)風(fēng)量。20Pa靜壓下實(shí)現(xiàn)每塊風(fēng)口地板500m3/h10030,000m3/h，則仍然必須實(shí)現(xiàn)20Pa100塊減至6030,000m3/h仍布置100塊風(fēng)（根據(jù)風(fēng)口地板特性如5Pa引發(fā)送風(fēng)分配不均勻，最終造成某些區(qū)域制冷量不足。風(fēng)口地板：帶風(fēng)量可調(diào)的風(fēng)閥地板采用整體帶風(fēng)量可調(diào)的風(fēng)閥地板，可用于避免必須將風(fēng)口地板更換為實(shí)心磚的情況。在這種情況下風(fēng)口地板的數(shù)量可保持不變，但所有風(fēng)閥開(kāi)度都需要調(diào)整。還可通過(guò)多種調(diào)整方式來(lái)改變不同區(qū)域內(nèi)的風(fēng)量。將活動(dòng)地板內(nèi)的靜壓力保持在設(shè)計(jì)水平是很重要的。風(fēng)口地板：布置風(fēng)口地板僅應(yīng)被布置在真正需要冷風(fēng)來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻的位置。不要在機(jī)房空調(diào)機(jī)組附近放置2m入較熱的機(jī)房?jī)?nèi)空氣進(jìn)入活動(dòng)地板（負(fù)流量），而不是由活動(dòng)地板向室內(nèi)送入冷風(fēng)。這種情況發(fā)生的原因是在機(jī)房空調(diào)機(jī)組附近活動(dòng)地板內(nèi)這些區(qū)域的風(fēng)速較高，相應(yīng)的速度壓力也較高而形成負(fù)壓區(qū)。采用盲板封閉機(jī)柜上未使用的單元以避免機(jī)柜內(nèi)氣流短路冷凍空氣在機(jī)柜循環(huán)會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器過(guò)熱?？諝饪倳?huì)流經(jīng)阻力最小的路徑，所以需要使用盲板來(lái)密封服務(wù)器被拆除或未安裝的機(jī)柜縫隙，否則服務(wù)器的熱排風(fēng)將經(jīng)過(guò)這些“縫隙”再回流到服務(wù)器的進(jìn)風(fēng)口。措施：使用盲板來(lái)封閉機(jī)柜內(nèi)所有未使用的服務(wù)器槽。送風(fēng)氣流原理傳統(tǒng)方式在機(jī)房?jī)?nèi)任何地方不可控制地布置風(fēng)口地板。冷風(fēng)將以不可控制的方式送至低密度設(shè)備。不可控制的氣流再循環(huán)以及送風(fēng)與回風(fēng)混合情況將會(huì)發(fā)生。一個(gè)刀片中心的熱排風(fēng)可能進(jìn)入鄰排機(jī)柜的設(shè)備，由此導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱。這種方式效率很低，現(xiàn)今不建議采用。熱通道、冷通道概念各機(jī)柜將以面對(duì)面和背對(duì)背成排方式布置。僅有冷通道將被配以風(fēng)口地板。熱通道內(nèi)沒(méi)有風(fēng)口地板。這一概念有助于在冷送風(fēng)和熱回風(fēng)之間達(dá)到一定程度的隔離。但在機(jī)柜頂部以及排尾機(jī)柜仍會(huì)存在送風(fēng)與回風(fēng)混合。熱通道密閉各機(jī)柜將以背對(duì)背成排方式布置。熱通道將覆蓋到機(jī)柜頂部及各排末端，并以管道引回機(jī)房空調(diào)機(jī)組，這樣送風(fēng)與回風(fēng)之間實(shí)現(xiàn)了完全的隔離。冷風(fēng)將被送至機(jī)房?jī)?nèi)，而機(jī)房本身將處于一個(gè)較低的溫度水平。冷通道密閉各機(jī)柜將以面對(duì)面成排方式布置。冷通道將覆蓋到機(jī)柜頂部及各排末端。送風(fēng)與回風(fēng)之間實(shí)現(xiàn)了完全的隔離。冷風(fēng)將通過(guò)活動(dòng)地板供至被密閉的冷通道內(nèi)；熱回風(fēng)離開(kāi)機(jī)柜進(jìn)入機(jī)房，再返回機(jī)房空調(diào)機(jī)組。機(jī)房本身將處于一個(gè)較高的溫度水平。直接柜內(nèi)送風(fēng)、機(jī)房回風(fēng)概念機(jī)房空調(diào)機(jī)組的冷風(fēng)直接從機(jī)組底部前方區(qū)域的活動(dòng)地板進(jìn)入機(jī)柜。熱回風(fēng)離開(kāi)機(jī)柜直接進(jìn)入室內(nèi)。送風(fēng)與回風(fēng)之間實(shí)現(xiàn)了完全的隔離。機(jī)房本身將處于一個(gè)較高的溫度水平。機(jī)房送風(fēng)、直接柜外回風(fēng)概念機(jī)房空調(diào)機(jī)組的冷風(fēng)經(jīng)機(jī)房進(jìn)入機(jī)柜。熱回風(fēng)離開(kāi)機(jī)柜，通過(guò)一個(gè)導(dǎo)管及吊頂直接返回機(jī)房空調(diào)機(jī)組。送風(fēng)與回風(fēng)之間實(shí)現(xiàn)了完全的隔離。機(jī)房本身將處于一個(gè)較低的溫度水平。機(jī)房空調(diào)機(jī)組與送風(fēng)和回風(fēng)側(cè)機(jī)柜的緊密結(jié)合機(jī)房空調(diào)機(jī)組的冷風(fēng)經(jīng)直接從底部前方區(qū)域的活動(dòng)地板進(jìn)入機(jī)柜。熱回風(fēng)離開(kāi)機(jī)柜，通過(guò)一個(gè)導(dǎo)風(fēng)管及吊頂直接返回機(jī)房空調(diào)機(jī)組。送風(fēng)與回風(fēng)之間實(shí)現(xiàn)了完全的隔離。機(jī)房本身將處于一個(gè)較平均的溫度水平。通道隔離概念根據(jù)熱通道、冷通道概念，送風(fēng)與回風(fēng)之間的隔離將盡可能完整地實(shí)現(xiàn)，例如通過(guò)在機(jī)柜頂部與天花板之間安裝導(dǎo)風(fēng)板來(lái)最大程度減少送風(fēng)與回風(fēng)的混合。送風(fēng)氣流原理歸納這些不同原理的目的都是將來(lái)自機(jī)房空調(diào)機(jī)組的冷送風(fēng)與返回機(jī)房空調(diào)機(jī)組的熱回風(fēng)進(jìn)行隔離。這將使送風(fēng)與回風(fēng)之間溫差增大，從而提高機(jī)房空調(diào)機(jī)組的效率，繼而也提高數(shù)據(jù)中心的總體效率。如果每立方米的回流空氣從IT設(shè)備吸收設(shè)計(jì)的熱量，則可以達(dá)到最高的效率水平?；顒?dòng)地板高度活動(dòng)地板高度對(duì)于采用機(jī)房空調(diào)機(jī)組的制冷系統(tǒng)的空氣循環(huán)效率有重大的影響。通?；顒?dòng)地板內(nèi)包含電纜、管道和冷風(fēng)。為了對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的所有區(qū)域提供適當(dāng)?shù)睦渌惋L(fēng)，需要有一定的無(wú)阻礙通風(fēng)面積。所需的凈高度取決于機(jī)房大小、熱密度、所安裝機(jī)房空調(diào)機(jī)組的數(shù)量和位置，以及取決于須經(jīng)活動(dòng)地板循環(huán)的總風(fēng)量。一般的經(jīng)驗(yàn)法則：活動(dòng)地板高度越高越好。一間熱密度為1kW/m2、面積為1,000m2的機(jī)房需要約300.000m3/h的風(fēng)量和活動(dòng)地板凈高度至少500mm?；仫L(fēng)條件傳統(tǒng)的基于機(jī)房空調(diào)機(jī)組的制冷系統(tǒng)按照22°C至24°C（有時(shí)甚至更低）的回風(fēng)（由機(jī)房返回機(jī)房空調(diào)機(jī)組機(jī)組的熱風(fēng)）設(shè)計(jì)并運(yùn)行。14°C至16°C5°C至30°C冷凍水系統(tǒng)供水條件冷凍水系統(tǒng)（數(shù)據(jù)中心的冷凍水機(jī)房空調(diào)機(jī)組和帶有或不帶自然冷卻系統(tǒng)的室外冷凍水機(jī)）的入水溫度（EWT）和出水溫度（LWT）對(duì)效率和能耗有重大影響。數(shù)據(jù)中心內(nèi)的熱負(fù)荷幾乎全部是顯冷負(fù)荷，只有少量與新風(fēng)通風(fēng)相關(guān)的潛冷負(fù)荷。因此，對(duì)于空調(diào)應(yīng)用場(chǎng)合，離開(kāi)冷凍機(jī)的冷凍水溫度可以由通常的6°或7°提高到10°C甚至更高。這一點(diǎn)應(yīng)該考慮到，因?yàn)椴粌H機(jī)房空調(diào)機(jī)組會(huì)提供顯制冷量，室外冷凍機(jī)的效率也會(huì)提高。在冷凍水自然冷卻技術(shù)中，干冷器或配有整體式干冷盤(pán)管的冷凍機(jī)將與冷凍器蒸發(fā)器以管道串聯(lián)，以便在外界環(huán)境溫度較低時(shí)對(duì)冷凍水進(jìn)行預(yù)冷卻。冷凍水中將加入乙二醇溶液，以防干冷器盤(pán)管凍結(jié)，并控制干冷器的旁路，以便在外界環(huán)境溫度較高且不再有自由冷凍源時(shí)防止干冷器對(duì)乙二醇/冷凍水進(jìn)行預(yù)熱。設(shè)計(jì)者需要在冷凍器效率及自由冷凍效益與機(jī)房空調(diào)機(jī)組在冷凍水供應(yīng)溫度升高及引入乙二醇時(shí)冷凍容量的下降這兩方面之間進(jìn)行權(quán)衡。備用機(jī)組運(yùn)行模式風(fēng)機(jī)法則規(guī)定，風(fēng)量直接正比于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)度，而風(fēng)機(jī)功率則與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)度的立方成正比。因此，以（風(fēng)量EC風(fēng)機(jī)可以根據(jù)備用運(yùn)行、室內(nèi)冷負(fù)荷或地板下靜壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)速度的自動(dòng)控制。以較低速度運(yùn)行包括備用機(jī)房空調(diào)機(jī)組在內(nèi)的所有機(jī)組，要比關(guān)閉或順序關(guān)閉備用機(jī)組的方式效率更高。這一技術(shù)還將實(shí)現(xiàn)更均勻且可預(yù)測(cè)的氣流分配。采用先進(jìn)壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)技術(shù)的機(jī)房空調(diào)機(jī)組當(dāng)今最先進(jìn)的壓縮機(jī)技術(shù)是渦旋技術(shù)，其能源效率比活塞式壓縮機(jī)要高。而當(dāng)今最先進(jìn)的風(fēng)機(jī)技術(shù)則是采用ECEC風(fēng)機(jī)之外其它任何型式的風(fēng)機(jī)。采用速度受控的壓縮機(jī)（以數(shù)字方式或采用變頻器）經(jīng)常被討論；然而僅建議在可變負(fù)荷超過(guò)40%的小型機(jī)房?jī)?nèi)使用它，因?yàn)樵诖笮蜋C(jī)房中，多臺(tái)壓縮機(jī)的開(kāi)、關(guān)控制更為節(jié)能。采用由活動(dòng)地板壓力可控制的送風(fēng)氣流（也稱為由此，只有真正需要的氣流量輸送到數(shù)據(jù)中心，這將節(jié)省機(jī)房空調(diào)組內(nèi)風(fēng)機(jī)的輸入功率。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心按照約20Pa的ESP這是在最新的EC統(tǒng)中發(fā)生。機(jī)柜內(nèi)安裝的服務(wù)器會(huì)根據(jù)其負(fù)載狀態(tài)來(lái)改