從上世紀(jì)90年代數(shù)據(jù)中心(data center)的概念興起至今，已過去近20年。20年的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，單個數(shù)據(jù)中心的規(guī)模也從最初常見的數(shù)百平方米發(fā)展到目前常見的數(shù)千乃至上萬平方米。近年，大型數(shù)據(jù)中心數(shù)量的迅猛增加，推動了我國數(shù)據(jù)中心平均規(guī)模的快速提升。而持續(xù)高速增長的信息消費(fèi)，推動數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展，進(jìn)而為數(shù)據(jù)中心大型化奠定了基礎(chǔ)。除需求增長外，國家的相關(guān)政策法規(guī)出臺、持續(xù)推進(jìn)的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(如“寬帶中國”)、電子商務(wù)、移動互聯(lián)網(wǎng)和云計算等的快速普及也是數(shù)據(jù)中心大型化的重要推手。大型數(shù)據(jù)中心的能耗更高，那么在設(shè)計規(guī)劃上如何做到節(jié)能?

　　數(shù)據(jù)中心建設(shè)等級及引用標(biāo)準(zhǔn)

　　整體標(biāo)準(zhǔn)GB 50174

　　●遵循國標(biāo)GB 50174-2008 的A/B級機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)

　　●模塊化設(shè)計，靈活彈性以滿足IT及業(yè)務(wù)逐步發(fā)展的需求，并可減少初期投資和運(yùn)維成本

　　系統(tǒng)架構(gòu)Uptime Institute

　　●系統(tǒng)架構(gòu)參照Uptime Institute于2012年8月最新發(fā)布的等級標(biāo)準(zhǔn)中定義的最高可用性等級Tier IV Ⅲ

　　●N+1設(shè)備配置，雙路配送路由

　　●冗余設(shè)備和管線之間物理隔離

　　●不間斷制冷

　　●自動故障切換

　　網(wǎng)絡(luò)布線TIA-942-A

　　●網(wǎng)絡(luò)布線系統(tǒng)架構(gòu)將主要參照TIA-942-A中Tier 4等級的要求設(shè)計

　　●增加新空間——中間配線區(qū)IDA

　　●使用OS2/OM4/Cat.6A傳輸介質(zhì)

　　環(huán)境空調(diào)ASHRAE

　　●機(jī)房環(huán)境按美國ASHRAE TC9.9發(fā)布的指引《2011 Thermal Guidelines for Data Processing Environments》中Class A1等級設(shè)計

　　●采用自然冷卻、中溫冷凍水等各項(xiàng)高效節(jié)能技術(shù)，在確保Tier IV可用性等級的前提下，降低年均PUE至：1.5以下

　　污染物控制ISO / ISA

　　●機(jī)房微顆粒物污染達(dá)到 ISO 14644-1中定義的Class 8潔凈度要求，入室空氣采用MERV 11或更好的MERV 13過濾器

　　●機(jī)房氣體化學(xué)物污染達(dá)到 ISA -S71.04-1985中定義的G1級別要求

　　設(shè)施管理TIA-606-B

　　●設(shè)施管理標(biāo)識系統(tǒng)主要參照TIA-606-B中Class 3類型編制

　　●標(biāo)識材料滿足UL 969標(biāo)準(zhǔn)

　　●標(biāo)識色卡參考ASME A13.1-2007和ANSI/NEMA Z535.1-2006

　　數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的可用性保障

　　其中數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)作為重要的一個子系統(tǒng)，其可用性保障需要從整體可用性、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、配置靈活性和運(yùn)維便捷性等方面去考慮。如下圖所示：

　　機(jī)房冷源系統(tǒng)設(shè)計有以下兩大特點(diǎn)：

　　●集中冷源：通過冷凍水管網(wǎng)集中為IT設(shè)備提供冷源，克服分散冷源系統(tǒng)在大型數(shù)據(jù)中心中應(yīng)用效率低下的缺點(diǎn);需要大量室外機(jī);同時單層機(jī)房面積可以做的更大。

　　●2N架構(gòu)：生產(chǎn)機(jī)房根據(jù)Tier IV機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)，自冷源起、經(jīng)管網(wǎng)直至末端室內(nèi)機(jī)，采用2N系統(tǒng)架構(gòu)，國標(biāo)A級機(jī)房標(biāo)準(zhǔn);

　　數(shù)據(jù)中心的主要規(guī)劃

　　數(shù)據(jù)中心的平面規(guī)劃;人流、物流規(guī)劃;電力規(guī)劃;綜合布線規(guī)劃;冷規(guī)劃;

　　數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃要點(diǎn)

　　●供電就近原則;

　　●供冷就近原則;

　　●數(shù)據(jù)中心建筑級模塊化;

　　●機(jī)房級模塊化;

　　●列間級模塊化(微模塊)

　　●模塊化有建筑級—建筑內(nèi)級別-列間級別-機(jī)柜級別

　　●柴油發(fā)電站集中化;

　　●整體以電力需求及供給為主線進(jìn)行規(guī)劃;

　　數(shù)據(jù)中心冷凍水設(shè)計與其他項(xiàng)目比較

　　數(shù)據(jù)中心冷凍水設(shè)計與其他民用項(xiàng)目比較

　　數(shù)據(jù)中心冷凍水設(shè)計要點(diǎn)

　　數(shù)據(jù)中心冷凍水系統(tǒng)幾種常規(guī)做法及比較：

　　1、一次泵系統(tǒng);

　　控制簡單，持續(xù)制冷時，一次泵需要配置不間斷電源;

　　2、二次泵系統(tǒng);

　　控制復(fù)雜，持續(xù)制冷時，只需要二次泵需要配置不間斷電源;

　　3、蓄冷罐并聯(lián)系統(tǒng);

　　控制復(fù)雜，冷凍水部分需要旁流，流過蓄冷罐，

　　蓄冷罐不增加系統(tǒng)阻力。

　　4、蓄冷罐串聯(lián)形式;

　　控制簡單，蓄冷罐增加水系統(tǒng)阻力，冷凍水一直流過蓄冷罐，沒有旁流冷損失。

　　提示：冬季時閉式冷卻塔作為干冷器(風(fēng)冷)時，可以不噴淋水。這種工況時閉式冷卻塔的散熱量很小，在數(shù)據(jù)中心不是很實(shí)用，其他工業(yè)行業(yè)有使用。

　　開式與閉式冷卻塔工作原理

　　冷卻塔主要和濕球溫度(空氣中水蒸氣達(dá)到飽和時的溫度)有關(guān)，靠水的蒸發(fā)帶走熱量。

　　一、開式塔

　　冷卻水直接和空氣接觸，冷卻水噴淋在填料上通過蒸發(fā)帶走熱量。

　　二、閉式塔

　　冷卻水通過盤管間接接觸，水槽內(nèi)的水噴淋在盤管上蒸發(fā)(潛熱)帶走熱量。

　　開式冷卻塔與閉式冷卻塔比較

　　冷凍水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的一些方法

　　●采用中溫冷凍水系統(tǒng)，提高冷凍水供回水溫度至12/18℃，水冷機(jī)組COP值可從5.5提高至7.0，預(yù)計節(jié)能15～20%;大型可采用高壓離心冷水機(jī)組磁懸浮冷水機(jī)組。

　　●采用溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)。

　　●在上述冷凍水水溫的前提下，可提高機(jī)房送風(fēng)溫度至干球溫度16～18 ℃以上，滿足ASHRAE Class A1等級要求;以及中國電信的標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　●采用冷凍水、風(fēng)機(jī)變頻控制;

　　●采用冷卻塔間接制冷;

　　其他實(shí)現(xiàn)節(jié)能的一些方法

　　●機(jī)房專用空調(diào)采用EC風(fēng)機(jī);直流變頻風(fēng)機(jī);效率高、可按需送風(fēng)。

　　●機(jī)房專用空調(diào)采用溫濕度獨(dú)立控制設(shè)計，避免冷熱抵消現(xiàn)象;浪費(fèi)能量;

　　●機(jī)房專用空調(diào)無電加熱;預(yù)計室內(nèi)機(jī)部分節(jié)能20～30%;

　　●機(jī)房空調(diào)采用小風(fēng)量大晗差的設(shè)計思想，溫差大于10℃;

　　●采用新風(fēng)直接制冷;熱管空調(diào);

　　●采用等焓加濕過程的濕膜加濕機(jī)組，在空氣增加含濕量的同時，空氣的干球溫度也隨之降低，從而有效減輕機(jī)房空調(diào)的制冷負(fù)荷;

　　供電系統(tǒng)節(jié)能的一些辦法

　　●使用高頻UPS、直流供電等;

　　●提高負(fù)載率，這是節(jié)能的最好方式，同時也是最直接的;

　　關(guān)于空調(diào)冷源節(jié)能設(shè)計

　　水冷型冷凍水系統(tǒng)通過板式換熱器實(shí)現(xiàn)水側(cè)自然冷卻，在北京地區(qū)預(yù)期有3~4個月可實(shí)現(xiàn)完全或部分自然冷卻，使得年均PUE的貢獻(xiàn)值可下降0.1~0.2;

　　冬季可通過水源熱泵系統(tǒng)回收機(jī)房余熱，承擔(dān)建筑物所需的供熱負(fù)荷(如：新風(fēng)系統(tǒng)、辦公區(qū)域、發(fā)電機(jī)房等)，節(jié)省了工程造價和運(yùn)維費(fèi)用。

　　關(guān)于機(jī)房氣流組織設(shè)計的節(jié)能要點(diǎn)

　　機(jī)房氣流組織

　　●地板下靜壓箱送風(fēng)，地板架設(shè)高度1100mm;低密度區(qū)800mm

　　●高密度雙側(cè)送風(fēng)，低密度區(qū)單側(cè)送風(fēng)，送風(fēng)距離不超過16米;

　　●吊頂天花上靜壓箱回風(fēng)，并加裝回風(fēng)風(fēng)帽;

　　●柜間采用冷熱通道布置，通道寬度1200mm;

　　封閉冷通道

　　●機(jī)房環(huán)境散熱較少

　　●視覺美觀、參觀效果明顯

　　●機(jī)房需要吊頂

　　●對綜合布線有影響

機(jī)房空調(diào)氣流組織參考效果圖

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