數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)初探-建筑電氣2009.12

數(shù) 據(jù) 中 心 空 調(diào) 設(shè) 計(jì) 初 探
楊國榮 胡仰耆 馬偉駿 (華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海市 200002)
Discussion on Air Conditioning System Design for Data Centers
Yang Guorong Hu Yangqi Ma Weijun (East China Architectural Design＆Research Institute
Co．，Ltd．，Shanghai 200002，China)
Abstract T he air conditioning system for data 件的數(shù)據(jù)通信設(shè)備主要包括：各類服務(wù)器、高密度
centers iS different fr0m colnfortable air conditioning 和超高密度通信設(shè)備 、磁帶存儲器 、存儲服務(wù)器 、
system in common use，which is characterized by big
工作站及安裝數(shù)據(jù)通信設(shè)備的機(jī)架或機(jī)柜。這些數(shù)
sensible heat load density and high sensible heat ratio．
據(jù)通信設(shè)備所需的環(huán)境要求取決于所用設(shè)備和制造
The design parameters，load characteristics and system
type of air conditioning system for data centers are 商 美國供熱制冷空調(diào)工程師學(xué)會 fASHRAE)出版
discussed initially，and the future development in design 的系列叢書之一 《數(shù)據(jù)處理環(huán)境熱工指南》[11中列
of air conditioning system for data centers in China is
出了數(shù)據(jù) 中心的相應(yīng)分級 (1～4級)所對應(yīng)的環(huán)境
prospected．
要求 ； (ASHRAE手冊 2007年版應(yīng)用篇》… 中提到
Key words Air conditioning system Data center
Data communication equipment 了第 5級分類 ．即網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 —— 建筑系統(tǒng) (NEBS)
級，該分類在數(shù)據(jù)通信中也普遍使用。電子設(shè)備環(huán)境
摘 要 數(shù)據(jù)中心空調(diào) 系統(tǒng)有別于常規(guī)舒適性空 分級如下：
調(diào)系統(tǒng)．該類設(shè)施空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷特點(diǎn)是顯熱負(fù)荷密 a． 1級。它是一個能嚴(yán)格控制環(huán)境參數(shù) f露點(diǎn)
度大、顯熱比高 就數(shù)據(jù)中心空調(diào)常用的設(shè)計(jì)參數(shù)、 溫度、干球溫度和相對濕度)及執(zhí)行重要任務(wù)操作的
負(fù)荷特點(diǎn)及 系統(tǒng)方式進(jìn)行了簡單探討．并對我國數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)通信環(huán)境 此工作環(huán)境所對應(yīng)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備主
中心空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)展進(jìn)行 了展望 要是企業(yè)服務(wù)器和存儲設(shè)備。
關(guān)鍵詞 空調(diào)系統(tǒng) 數(shù)據(jù) 中心 數(shù)據(jù)通信設(shè)備 b． 2級。它是一個對環(huán)境參數(shù) (露點(diǎn)溫度 、干
球溫度和相對濕度)能進(jìn)行某種程度控制的數(shù)據(jù)通信
環(huán)境 此工作環(huán)境所對應(yīng)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備主要是小型
1 概述
服務(wù)器、存儲設(shè)備、個人計(jì)算機(jī)及工作站。
依據(jù)美 國 《數(shù)據(jù) 中心電信基礎(chǔ)設(shè)施 標(biāo)準(zhǔn)》 c． 3級。它是一個只對個別環(huán)境參數(shù) (如溫度)
進(jìn)行控制的辦公室、家庭或可移動區(qū)域環(huán)境 此環(huán)境
(Telecommunications Infrastructure Standard for Data
Cente ．ANSI／TIA一942—2005)的定義，數(shù)據(jù)中心是 所對應(yīng)的設(shè)備是個人電腦、工作站及打印機(jī)等。
容納計(jì)算機(jī)房及其支持區(qū)域的一幢建筑物或建筑物中 d． 4級 它是一個只需通風(fēng) ．在冬季能滿足供
的某個部分．主要設(shè)置進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)交換的計(jì) 熱要求 ．對氣候狀況進(jìn)行適當(dāng)控制的零售點(diǎn)、輕工業(yè)
算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電子設(shè)備。數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的主要 及工廠環(huán)境 此環(huán)境所對應(yīng)的設(shè)備是零售設(shè)備、工業(yè)
任務(wù)是為數(shù)據(jù)處理設(shè)備提供合適的工作環(huán)境 (溫度、 控制器、計(jì)算機(jī)，以及掌上電腦等便攜式電子產(chǎn)品。
濕度 、含塵度等)，保證數(shù)據(jù)通信設(shè)備運(yùn)行 的可靠性 e． NEBS。一般指對環(huán)境參數(shù) (露點(diǎn)溫度、干球
和有效性 本文就數(shù)據(jù)中心的空調(diào)設(shè)計(jì)作初步探討 溫度和相對濕度)進(jìn)行某種程度控制的數(shù)據(jù)通信環(huán)
境 按此環(huán)境要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的產(chǎn)品類型包括開關(guān)、傳
2 數(shù)據(jù)中心環(huán)境要求
輸設(shè)備、路由器等
2．1 電子設(shè)備環(huán)境分級 在ASHRAE的電子設(shè)備環(huán)境分級中，3級、4級環(huán)
數(shù)據(jù)中心中需要采用空調(diào)來保證合適的環(huán)境條 境要求不適合數(shù)據(jù)通信設(shè)備運(yùn)行 能滿足數(shù)據(jù)通信中
21
數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)初探 (揚(yáng)目榮 胡仰耆 馬偉駐)建 筑電乞。
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z口口9年第1 2期l ELECTRICITY
心設(shè)備運(yùn)行的是 l級 、2級以及 NEBS環(huán)境。 電子信息系統(tǒng)機(jī)房，其主機(jī)房設(shè)計(jì)溫度為23±1℃，C級
2。2 電子設(shè)備工作環(huán)境參數(shù)要求 機(jī)房的溫度控制范圍是 18～28。C。機(jī)房不工作時(shí)，
表 1所列數(shù)據(jù)為 l級、2級及 NEBS級數(shù)據(jù)中心 其溫度應(yīng)控制在 5 35 cl=。
推薦的環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)值和允許的環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)值。這 實(shí)際溫度控制范圍應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)通信設(shè)備的類型與
些參數(shù)主要是數(shù)據(jù)通信設(shè)備所處環(huán)境的空氣溫度、空 設(shè)備供應(yīng)商的要求而定。
氣溫度變化速率、濕度、空氣過濾要求及空氣污染、 2．2．2 環(huán)境溫度變化速率要求
些數(shù)據(jù)通信設(shè)備制．造商制定了數(shù)據(jù)通信
一
表 1 1級、2級及 NEBS級環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)備允許環(huán)境溫度變化速率的標(biāo)準(zhǔn) ．以避免環(huán)
Tab．1 The environmental design parameters of Cla．SS 1．2 and NEBS
境溫度的突然變化對數(shù)據(jù)通信設(shè)備造成沖擊。
l l 曩— 疆 渤鬻漁罐 黲綴 簿 2級 推薦值 允許值 NEBS 推薦值
環(huán)境溫度變化速率標(biāo)準(zhǔn)可適應(yīng)所有已安裝的數(shù)
溫度 l5～32℃ (1級) 據(jù)通信設(shè)備 對于 1級與 2級環(huán)境要求的數(shù)據(jù)
控御范圍 20～25℃ 5～40℃ 18～27℃
l0—35℃ (2級) 中心．ASHRAE推薦最大環(huán)境溫度變化速率為
最大溫度 5K／h：磁帶和存儲設(shè)備對溫度變化速率要求
變化速率 5 K／h 3OK／h
更高。一般要求其環(huán)境溫度變化速率小于2K，h。
2O％～8O％ 40％～55％ 5％～85％ 最大 55％
濕度變化速率小于 5％／h NEBS級要求其測
相對濕度 最高露點(diǎn)17℃
控制范圍 (1級) 最高露點(diǎn)
試 的新設(shè)備允許 溫度變化速率可 達(dá) 30 K／h．
最高露點(diǎn)21℃ 28℃
(2級) 一 旦空調(diào)冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障．設(shè)備周圍環(huán)境溫
65％．最小 30％ 最小 85％ 度的變化速率可能比 30 K，h還大些
空氣過濾
效率 MERV11． 數(shù)據(jù)通信設(shè)備不工作時(shí)可以允許其環(huán)境溫度
最小 MERV 8 MERV13
在一個較大范圍內(nèi)變化．但需要向數(shù)據(jù)通信機(jī)房
注 ：空 氣過濾 效 率值 依據(jù) ASHRAE Standard 52．1 《Dust．spot
提供不問斷供冷，以維持最低的運(yùn)行工況．避免
efficiency test》確定。MERV是ASHRAE對粒子過濾器的分類標(biāo)準(zhǔn)，從
數(shù)據(jù)通信設(shè)備受到熱沖擊
MERV1一MERV20。
2．2．3 濕度要求
通風(fēng)狀況等 較高的相對濕度會使數(shù)據(jù)通信設(shè)備的電極導(dǎo)電失
2．2．1 空氣溫度要求 效、濕度計(jì)積塵失效、磁帶介質(zhì)出錯和過度磨損以及
數(shù)據(jù)通信設(shè)備運(yùn)行時(shí)會產(chǎn)生極大的顯熱量 當(dāng)數(shù) 產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。在極端的情況下．液體冷卻設(shè)備的冷
據(jù)通信設(shè)備較長時(shí)間處于高溫或較大溫度變化梯度的 表面還可能出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象 較低的相對濕度將產(chǎn)生影
環(huán)境中時(shí)?？赡芤驕囟冗^高而出現(xiàn)宕機(jī)現(xiàn)象 溫度太 響設(shè)備運(yùn)行的靜電，甚至可能損壞設(shè)備。磁帶和存儲
高，可使數(shù)據(jù)處理設(shè)備工作環(huán)境惡化．長此以往．將 介質(zhì)在低相對濕度下也會產(chǎn)生過度磨損。數(shù)據(jù)中心環(huán)
縮短電子設(shè)備的使用壽命．也使數(shù)據(jù)通信設(shè)備的可靠 境濕度應(yīng)控制在推薦的濕度范圍內(nèi)
性降低 2．2．4 空氣過濾要求
由表 l可知，對于 1級、2級環(huán)境要求的數(shù)據(jù)中 在進(jìn)人數(shù)據(jù)通信機(jī)房之前．室外新風(fēng)必須經(jīng)過過
心，其溫度控制范圍應(yīng)為 20～25℃：而對于網(wǎng)絡(luò)設(shè) 濾和預(yù)處理，去除塵粒和腐蝕性氣體。表 l中列出
備—— 建筑系統(tǒng) (NEBS)級環(huán)境要求的數(shù)據(jù)中心． 的是數(shù)據(jù)中心循環(huán)空氣過濾器的推薦值及最小過濾效
其溫度控制范圍更寬些．可達(dá) l8～27 c《= 允許溫 率值?？諝庵械膲m粒將影響數(shù)據(jù)通信設(shè)備運(yùn)行 ．因

"該文章《數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)初探》發(fā)表于2009年12月的《建筑電氣》期刊，針對數(shù)據(jù)中心這一特殊環(huán)境下的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入探討。內(nèi)容可能涵蓋了以下幾個方面： 1. **背景介紹**：闡述了隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心對溫度、濕度等環(huán)境條件有極高的要求，以確保服務(wù)器穩(wěn)定運(yùn)行和數(shù)據(jù)安全。 2. **數(shù)據(jù)中心特點(diǎn)**：介紹了數(shù)據(jù)中心的規(guī)模、布局、設(shè)備密度以及對空調(diào)系統(tǒng)的高能耗和復(fù)雜性需求，如恒溫恒濕、大風(fēng)量、高效能等特性。 3. **空調(diào)系統(tǒng)類型**：分析了常見的數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)類型，如水冷式、風(fēng)冷式、混合式等，并對比其優(yōu)缺點(diǎn)及適用場景。 4. **設(shè)計(jì)原則與方法**：詳細(xì)講解了空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，如合理布局空氣處理單元、采用節(jié)能技術(shù)（如變頻控制、熱管換熱器）、優(yōu)化冷熱通道配置等。 5. **案例分析與實(shí)踐應(yīng)用**：通過具體的數(shù)據(jù)中心空調(diào)工程實(shí)例，展示了在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中如何考慮氣候條件、建筑物結(jié)構(gòu)、電力供應(yīng)等因素，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和提高能效的目標(biāo)。 總之，《數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)初探》這篇文章為讀者提供了一種理解并解決數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的方法論，具有較高的實(shí)用價(jià)值和技術(shù)參考意義。"