IDC机房的空气调节系统设计

Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２００７　Ｖｏｌ．１　Ｎｏ．１n要求可靠性－表现在两个方面：长期连续无故障（１）开机时电子计算机房的温、湿度

　　　　　　　　　　级别项目

温度相对湿度温度变化率

Ａ级

夏季　　　　　　　　　　　　　　　　　　　冬季２３±２℃　　　　　　　　　　　　　２０±２℃４５％￣６５％

Ｂ级全年１８￣２６℃４０％￣７０％

运行（充足的备份考虑）、足够的供冷量（容量可靠）；

n要求控制精度－常年维持一个较恒定温（湿）度

范围、单位时间（如１小时内）允许波动幅度小；

n要求相对洁净的工作环境－一般介于１００万级

￣１０万级洁净室的要求；

n要求设备灵活性－能够根据服务器位置布置室内机组、能够随着服务器容量的增加增设空调机组（分阶段投入的能力）。４　对土建专业的要求

此类建筑应以满足电子设备安全正常运行为主要目的，突出考虑其管理、运行的安全性。

从空调专业出发，要求建筑围护结构具有较高的热稳定性，即采用热惰性较大的重型材料，主要电子设备用房尽量减少外墙和外窗，以减少室外环境对机房的扰动。主要房间在设计时应考虑足够的各种设备扩容空间，在数据机房内应考虑架空地板高度及机房空调机组室内机机位（包括初次安装及今后可能的增容机位），同时还应有足够的走道，以保障设备搬运及设置地板送风口的要求。５　数据中心空调系统设计

根据建筑物特点，空调系统设计可分为两部分，一是保障主要电子设备运行而设置的工艺性空调系统，此部分应当具有高可靠性，灵活的增容能力，足够的冗余。二是人员正常工作所需要的舒适性空调系统，此部分与一般建筑物相同，不再赘述。本文着重讨论工艺性空调系统。

５．１　室内设计参数的选用

＜５℃／ｈ，并不得结露　　　　　　　　　１０℃／ｈ，并不得结露＜　（２）停机时电子计算机房的温、湿度

Ａ级５￣３５℃

４０％￣７０％

　　　　　　　　　Ｂ级　　　　　　　　　　　　　　５￣３５℃　　　　　　　　　　　　　　２０％￣８０％

　　　　　　　　　　　　　　　级别项目温度相对湿度温度变化率

＜５℃／ｈ，并不得结露　　　　　　　　　　　　　１０℃／ｈ，并不得结露＜关于上述级别选用的确定，相应规范中解释如下：开机时主机房的温、湿度应执行Ａ级，基本工作间可根据设备要求按Ａ、Ｂ两级执行，其他辅助房间应按工艺要求确定。

在现阶段，由于负荷密度不断增加，相当一部分数据机房运行过程中处于全年供冷工况，因此建议采用２４℃、相对湿度４５％作为室内温、湿度设计参数。

２）　洁净度：根据《电子计算机房设计规范》（ＧＢ５０１７４－９３）３．１．５条的规定：主机房内的空气含尘浓度，在静态条件下测试，每升空气中大于或等于０．５μｍ的尘粒数，应少于１８０００粒。按照我国相关的洁净标准，１０万级洁净室上述条件下对尘粒数要求为小于３５００粒，１００万级洁净室上述条件下对尘粒数要求为小于３５０００粒，可见机房洁净度虽有一定要求，但标准并不高。设计时，根据上述要求选用适当级别的过滤器，且使机房总循环风量在１０￣１５次／ｈ或更高，即可满足要求。

５．２　室内热、湿负荷计算

１）　温、湿度

大多数电子设备对工作环境的要求为：机房温度１０￣３０℃和相对湿度３０％￣５５％且不得结露。这个条件

称为标准条件或建议范围。同时考虑到特殊条件（如故障或必要的检修）会规定一个在一定时间范围内（一般在连续７２小时，每年不超过１５天）可以容许的极限工作环境要求，如机房温度５￣３５℃和相对湿度３０％￣８０％且不得结露。在正常运行时，标准条件应当得到满足；非正常运行时，超出极限条件的情况不允许出现。

我国《电子计算机房设计规范》（ＧＢ５０１７４－９３）表３．１．２－１￣２对电子机算机房室内设计温、湿度的规定如下：

应当针对建筑物的所有房间进行负荷计算。一般包括如下部分：

n围护结构负荷n灯光负荷n人员负荷

n电气设备负荷：主要指各类变压器、ＵＰＳ设备等n电子设备负荷：主要指服务器等用电设备n新风负荷

上述各项原则上应按照一般民用建筑空调冷热负荷计算的方法进行计算。

围护结构冷负荷应按照不稳定传热进行计算。由于一般数据机房灯光、电子设备及电气设备均为长期连续工作，且其发热量远大于围护结构发热量，因此，对于灯光、电子、电气设备负荷也可简化为直接采用其在满负荷运行状态下的发热量数据。电子设

６２

Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ

智能建筑电气技术Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２００７　Ｖｏｌ．１　Ｎｏ．１考虑划分冷源、末端装置及管路系统。

当工艺性空调有采用集中冷源的条件时，出于减少投资和节能的考虑可与舒适性空调共用冷源系统，此时应当着重考虑寒冷地区冬季供冷问题，并将集中冷源纳入应急保障系统。而冷源备用可考虑采用舒适性空调部分冷源的供给能力作为备份。这种冷源备用方式应当对冷源进行较详细的容量核算，保证具有足够的备用冷源。

采用集中冷源作为工艺性空调冷源时，如要求设置冷冻及冷却水系统管路，必须考虑分段检修的情况，尤其在数据机房内，冷冻水管道建议采用环状管网，且应根据系统冗余能力（室内机数量）设分段阀门便于检修及增容。

如集中冷源有运行后的增容考虑，则在设计过程中应当充分考虑主管路上有保障系统不停机泄水情况下的增容施工能力的措施。

由于ＩＴ技术发展迅速，电子设备投资较大，而建筑本体使用寿命较长，一旦建成即希望其尽量延长作为数据中心的建筑使用寿命，设计时较难完全把握未来对于空调系统的需求，因此空调设计应当考虑适当的增容能力。

一般按照电气专业的预期，确定了设计标准后，通常会考虑预留增加一倍负荷标准的安装容量（即未来最终安装容量可达原设计标准的２倍）。相应的，空调系统也应适当预留增容能力。从更长远的发展考虑，不排除建筑物未来增容超过预期指标的情况出现，此时，当工艺性空调系统冷源采用集中冷源且管网投入运行后，除原设计已考虑且预留的集中冷源、系统管网、末端装置的增容容量外，超出部分的增容应采用分散冷源方式。对于数据中心，由于后期增设分散冷源空调机组可能涉及对建筑物围护结构（屋面、外墙）进行改造，而此种改造往往涉及数据机房等最重要的场所，有可能对屋面墙面防水造成一定的削弱甚至是破坏，因此无论最初采用集中冷源还是分散冷源的数据中心，在有此种增容可能性的重要房间，最初的土建设计中，应考虑设置专门的冷媒管、凝结水管、加湿管增容通道。同时，未来计划安装空调室外机的位置（如屋面）应当考虑足够的屋面荷载。

５．５　送风量及空气处理

图１

时，送风温差可在６￣１０℃范围内选用的规定，即可确定送风量及所需的再热量。

计算机房送风量可按下式计算：

ｃρ（ｔｎ－ｔｏ）

Ｌ　　　—机房送风量，ｍ３／ｈ；

ΣＱ　—机房最大得热负荷，ｋＷ；ｃ　　　—干空气定压比热，１．００５ｋＪ／ｋｇ·℃；ρ　　—空气密度，１．２ｋｇ／ｍ３；ｔｎ　　　—室内设计温度；ｔｏ　　　—机房空调送风温度；

５．６　地板送风口面积及布置

Ｌ＝３６００×

ΣＱ

地板送风口数量应保障每个服务器机架均能有足够的冷却风量。

考虑地板间拼接缝隙及电缆接线开口面积可作为机房空调送风口面积的一部分，一般可采用总送风量的３０％￣４０％作为专用地板送风口面积计算的依据。服务器机架下方开口面积的送风量应大于或等于机柜冷却所需风量。如有不足，应在服务器机柜进风处补充地板送风口。

地板送风口风速宜在１．５￣２．０ｍ／ｓ间。

５．７　机房空调机组

数据机房空气处理过程如图１所示：

根据已确定的室内设计温湿度参数及计算出的室内热湿负荷，根据当室内温差允许波动范围大于１℃

目前较多采用的机房空调机组按照送风方式可分为上送风及下送风机组。按照冷却方式可分为水冷式和风冷式机组，还有一些双冷源机组和自然冷却型机组。

风冷式机组具有布置灵活，增容方便的特点。但

６４

Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ智能建筑电气技术