1、工程設(shè)計特點

數(shù)據(jù)中心主機房作為綜合布線和信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的核心，直接關(guān)系到中心各項重要數(shù)據(jù)和主要業(yè)務(wù)的正常運行。 為了保證機房承擔的各項任務(wù)不間斷地正常運行，數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng)必須在保證安全的同時，為高性能計算機系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的工作環(huán)境。 同時，空調(diào)制冷系統(tǒng)的能耗約占數(shù)據(jù)中心總能耗的三分之一。 如何降低能耗也是數(shù)據(jù)中心空調(diào)設(shè)計中的重要問題。 因此，本項目空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計以“高可靠、高安全、節(jié)能”為原則，采取多項措施，為數(shù)據(jù)中心可靠、高效運行提供必要的環(huán)境。

(1) TIER IV標準，冗余2N設(shè)計保證可靠性要求

由于數(shù)據(jù)中心內(nèi)部負載密度非常高，一旦冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障并關(guān)閉，機房內(nèi)的溫度就會迅速上升，一分鐘內(nèi)可能達到15~20℃左右。 本項目數(shù)據(jù)中心安全可靠的設(shè)計標準為TIA/EIA-942電信數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施標準TIER IV級和《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》GB 50174-2008 A級設(shè)計。 地下一層有兩間大小相同的制冷機房。 兩個制冷機房平時都處于運行狀態(tài)，各承擔生產(chǎn)區(qū)和能源動力區(qū)50%的負荷。 當其中一個機房出現(xiàn)故障需要停機維修時，另一個機房將100%保證生產(chǎn)區(qū)和動力區(qū)空調(diào)系統(tǒng)提供的制冷。

空調(diào)系統(tǒng)旨在適應(yīng)所有數(shù)據(jù)中心模塊的并行維護。 適用于（但不限于）設(shè)備、管道和控制系統(tǒng)的容錯。 設(shè)備、管道和控制系統(tǒng)的單點故障不會影響整個空調(diào)系統(tǒng)的正常運行。 同時，各制冷機房空調(diào)冷凍水系統(tǒng)平衡管道上安裝一個儲水量為600m3的冷儲罐。 冷庫內(nèi)上下設(shè)有布水器。 正常工作狀態(tài)為蓄冷過程，冷凍水供給通過水箱下部分配。 冷庫進入冷庫，通過罐體上部的布水器返回冷凍水回水系統(tǒng)。 與末端空調(diào)機組的回水混合后，進入冷水機組，確保水箱內(nèi)儲存11.5℃的冷凍水。

為了防止高溫水倒流到冷庫中，在回水管上安裝了溫度探頭。 一旦高溫水流入，主泵和冷水機立即開啟。 當市電停電時，柴油發(fā)電機組啟動前，空調(diào)二次冷凍水泵系統(tǒng)和機房精密空調(diào)由UPS供電并繼續(xù)運行。 儲水箱處于冷卻狀態(tài)，冷凍水回水通過箱內(nèi)上部布水器進入。 儲水箱通過下配水器送至二次冷凍水管道系統(tǒng)，為機房精密空調(diào)提供制冷。 儲水量可滿足滿負荷設(shè)計10分鐘的制冷量。

(2)數(shù)據(jù)中心冷凍水系統(tǒng)冬季配備自然冷卻系統(tǒng)

為了最大限度地利用自然冷卻系統(tǒng)，每個制冷機組的一次冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)串聯(lián)一組板式換熱器。 過渡季節(jié)可利用免費冷源和冷水機聯(lián)合制冷。 冬季利用免費冷源對冷卻塔進行自然冷卻，最大限度降低運行能耗。

本項目生產(chǎn)區(qū)冷凍水供回水溫度為11.5℃/17.5℃。 冷卻塔的溫度大約選擇為5℃。 板式換熱器的換熱溫差為1.5℃。 那么室外濕球溫度=11.5-5-1.5=5℃，此時冷水機停止并切換到全自然冷卻模式。 過渡季節(jié)冷卻塔的蒸發(fā)量增加。 若考慮近似度為4℃左右，板式換熱器的傳熱溫差為1.5℃，則室外濕球溫度≤12℃時即可實現(xiàn)部分自然冷卻。 因此，本項目冷卻塔自然冷卻的運行條件為：

當室外濕球溫度≤5℃時——全自然冷卻方式；

當室外濕球溫度5℃~12℃時——部分自然冷卻模式；

當室外濕球溫度≥12°C時——冰箱制冷模式。

從圖1可以看出，全自然冷卻模式全年可使用時間約1525小時，占全年的17.4%； 部分自然冷卻模式可使用時間約2259小時，占全年的25.8%。

(3)采用高溫冷凍水系統(tǒng)，提高冷源效率：

當數(shù)據(jù)中心空調(diào)冷凍水供回水溫度提高到11.5/17.5℃、冷卻水供回水溫度32/38℃時，制冷效率COP值>6.18，綜合部分負載性能系數(shù)達到8.05。 數(shù)據(jù)中心冷凍水和冷卻水采用6℃大溫差，可以減小輸水管徑，減少常規(guī)輸送功率。

(4)末端精密空調(diào)干盤管運行：

機房空調(diào)機組按冷水供回水溫度11.5℃/17.5℃選擇。 它在干燥條件下運行，僅承受機房的顯熱負荷。 精密空調(diào)機組不再配備電加濕和電加熱，避免同時除濕和再濕造成的巨大能耗。 數(shù)據(jù)室的房間濕度由新風機組控制。 新風空調(diào)采用帶冷熱水盤管的熱泵式新風空調(diào)機組。 它還擁有自己的冷熱源，用于過渡季節(jié)的新鮮空氣處理。 新風機組集中配置電加熱器和濕膜加濕器。 夏季在室內(nèi)相同露點溫度下向室內(nèi)送新鮮空氣，保證機房濕度控制； 冬季新風經(jīng)熱泵新風機組加熱至6℃送入空調(diào)機房，不結(jié)露。 與精密空調(diào)機組的回風混合后，進行處理后送至機房。

2、設(shè)計參數(shù)及空調(diào)冷熱負荷

(1)室外計算參數(shù)(表1)

（2）室內(nèi)設(shè)計參數(shù)（表2）

（3）空調(diào)冷熱負荷（表3）

3、空調(diào)冷熱源及設(shè)備選擇

(1)冷源：

該項目是一個數(shù)據(jù)生產(chǎn)中心。 生產(chǎn)區(qū)和能源電力保障區(qū)空調(diào)系統(tǒng)的冷負荷為。 裝機容量考慮20%的膨脹余量，故總制冷量為； 根據(jù)業(yè)主要求，本項目數(shù)據(jù)中心的安全可靠設(shè)計標準為TIA/EIA-942電信數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施標準TIER IV級和《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》GB 50174-A級。 2008年。 地下一層規(guī)劃有兩個相同規(guī)模的冷藏室，每個冷藏室采用5臺高壓離心式水冷冷水機組。 一期每個制冷機房僅配備3臺冷水機及配套設(shè)備。 正常情況下，兩個冷藏室均處于運行狀態(tài)，各承擔生產(chǎn)區(qū)和能源動力區(qū)50%的負荷。

當其中一個機房出現(xiàn)故障需要停機維修時，另一個機房將100%保證生產(chǎn)區(qū)和動力區(qū)空調(diào)系統(tǒng)提供的制冷。 空調(diào)系統(tǒng)旨在適應(yīng)所有數(shù)據(jù)中心模塊的并行維護。 適用于（但不限于）設(shè)備、管道和控制系統(tǒng)的容錯。 設(shè)備、管道和控制系統(tǒng)的單點故障不會影響整個空調(diào)系統(tǒng)的正常運行。 高壓冷水機組采用10kV電源供電，提供空調(diào)冷凍水，供回水溫度11.5℃/17.5℃。

冷凝器的熱量由冷卻塔釋放到室外。 冷卻塔進出水溫度為38℃/32℃。 兩個系統(tǒng)共配備10座1000T/h冷卻塔，其中5座安裝在每個能源發(fā)電區(qū)的屋頂。 考慮到數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，給排水專業(yè)人員在水泵房設(shè)置了空調(diào)補水應(yīng)急水箱。 水箱的容積根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)而定。 在僅保證生產(chǎn)、動力區(qū)正常運行所需冷量的情況下，空調(diào)水系統(tǒng)使用一天。 總補水量設(shè)置。 應(yīng)急水箱的儲水容量為。

同時，在各冷凍機房的空調(diào)冷凍水系統(tǒng)平衡管道上安裝一個儲水量為600m3的冷儲罐，保證罐內(nèi)儲存11.5℃的冷凍水。 為了防止高溫水倒流到冷庫中，在回水管上安裝了溫度探頭。 一旦高溫水流入，主泵和冷水機立即開啟。 當市電發(fā)生故障時，柴油發(fā)電機組啟動前，二次冷凍水泵系統(tǒng)和機房精密空調(diào)由UPS供電并繼續(xù)運行。 儲水箱處于制冷狀態(tài)，為機房精密空調(diào)提供制冷。 蓄水量可滿足10分鐘滿負荷設(shè)計制冷量。 冷庫安裝在機房北側(cè)地下。 為了最大限度地利用自然冷卻，每臺制冷機組的一次冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)串聯(lián)一組板式換熱器。 過渡季節(jié)可采用免費冷源與冷水機聯(lián)合制冷，冬季可采用免費冷源制冷。

管理工作區(qū)、專家值班宿舍、生產(chǎn)運維工作區(qū)空調(diào)總負荷約為。 選用兩臺離心式水冷式冷水機和一臺螺桿式水冷式冷水機，均采用380V電源供電，提供空調(diào)冷凍水，供回水溫度為6.5℃/12.5℃。 冷凝器的熱量由冷卻塔釋放到室外。 冷卻塔進出水溫度為37℃/32℃。 冷卻塔位于東部能源電力區(qū)屋頂。 該系統(tǒng)配備2座750T/h冷卻塔和1座350T/h冷卻塔。

(2)熱源

本項目冬季總供暖負荷約為。 其中，運維管理工作區(qū)約834kW，管理工作區(qū)約834kW，專家及值班宿舍約834kW，鍋爐房還提供生活熱水熱負荷。 考慮同時使用生活熱水，現(xiàn)采用3臺1.90MW燃油燃氣兩用熱水鍋爐提供全部熱負荷。 鍋爐壓力為0.6MPa。 總?cè)細饬?h，總?cè)剂狭?20kg/h。 鍋爐供回水溫度90℃/70℃。 鍋爐提供的熱水通過各自的板式換熱器轉(zhuǎn)換成供回水溫度60℃/48℃的熱水，供冬季空調(diào)使用。

鍋爐房位于地下一層，平時使用天然氣。 當天然氣停電時，可以使用柴油作為備用。 鍋爐房用的儲油罐與柴油發(fā)電機用的儲油罐共用。 鍋爐房設(shè)有日常油罐房、油泵房。 日用油箱容積為1m3。 鍋爐煙囪與生產(chǎn)大樓柴油發(fā)電機房屋頂相連，用于排放。

4、空調(diào)系統(tǒng)形式

(1)空調(diào)水系統(tǒng)

1）數(shù)據(jù)機房空調(diào)系統(tǒng)采用閉式非循環(huán)循環(huán)系統(tǒng)和二次泵系統(tǒng)，其中一次泵定流量運行，二次泵變流量運行； 機房空調(diào)系統(tǒng)采用冷凍水盤管式精密空調(diào)機組，常年運行。 冷卻。 每個單元配備單個線圈，以 2N 冗余方式配置，滿足 Tier4 要求。 兩套精密空調(diào)機組的冷源由兩個制冷間（制冷間1、制冷間2）的兩套供回水管道提供。 保證當某個冷源或局部主干線發(fā)生故障時，精密空調(diào)機組能夠正常工作，保證機房制冷的可靠性，消除單點故障。

2）辦公區(qū)空調(diào)水系統(tǒng)采用四管閉式非均質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)。 冷源由非生產(chǎn)區(qū)域?qū)Ｓ弥评錂C房提供。 空調(diào)冷凍水采用二次泵系統(tǒng)。 初級泵采用恒流量運行，次級泵采用變流量運行； 熱源由鍋爐房板式換熱器提供。 板式換熱器一次側(cè)水泵采用恒流量運行，二次側(cè)水泵采用變流量運行。 專家、值班宿舍區(qū)宿舍內(nèi)部及衛(wèi)生間采用低溫熱水管地板輻射采暖系統(tǒng)作為輔助采暖。 地暖熱水由專家、值班宿舍區(qū)供應(yīng)的60℃/48℃熱水提供。 經(jīng)智能板式換熱裝置轉(zhuǎn)換成供回水溫度50/45℃的熱水。

3）穿過地下室主通道的空調(diào)水管。 為了避免供電系統(tǒng)中存在大量電纜等設(shè)備，空調(diào)水管大多安裝在主通道地下管溝內(nèi)。 同時，管溝內(nèi)還需考慮額外的排水措施。

(2)空氣處理系統(tǒng)

1）機房空調(diào)機組在干燥條件下運行，沒有再熱盤管和加濕器。 機房空調(diào)機組按冷凍水供回水溫度11.5度/17.5度選擇，承擔全部顯熱負荷。 新風空調(diào)采用帶冷熱水盤管的熱泵式新風空調(diào)機組。 在過渡季節(jié)，它利用自己的冷熱源進行新風處理。 其余時間，辦公室空調(diào)系統(tǒng)使用冷熱源。 新風機組集中配置電加熱器和濕膜加濕器。 夏季在室內(nèi)相同露點溫度下向室內(nèi)送新鮮空氣，保證機房濕度控制； 冬季，新風經(jīng)熱泵新風機組加熱至6℃送入空調(diào)機房，不結(jié)露。 與精密空調(diào)機組的回風混合后，進行處理后送至機房。

2）辦公區(qū)及數(shù)據(jù)中心運維管理區(qū)采用AHU+VAV變風量全程空調(diào)系統(tǒng)。 空調(diào)箱按內(nèi)外區(qū)域設(shè)置，末端采用單風道式變風量空調(diào)箱。 控制采用以總風量為前饋的可變靜壓控制。 新風由安裝在屋頂?shù)臒峄厥昭b置的新風機組提供。 夏季和冬季，廢氣經(jīng)熱回收裝置回收利用后排放。

3）人均使用面積小于3平方米/人的高密度房間安裝CO2濃度監(jiān)測儀控制新風量。 同時設(shè)置變頻排風機，根據(jù)室內(nèi)壓力調(diào)節(jié)排風量。 在過渡季節(jié)，額外安裝排氣扇，以增加房間內(nèi)的新鮮空氣量。

5、通風、防煙排風及空調(diào)自動控制設(shè)計

(1)通風系統(tǒng)

1）每個空調(diào)區(qū)域均設(shè)有機械排風，保證新鮮空氣的引入。 房間人口密集的房間均配備備用排風機，增加新風量和排風量，為過渡季節(jié)做好準備。

2）地下車庫設(shè)有機械排風系統(tǒng)，送風方式為自然進風或機械進風。 地下車庫還配備了CO濃度傳感系統(tǒng)，通過CO傳感來控制風機的啟停。

3）散熱量小的地下機房集中設(shè)置機械送排風系統(tǒng)。

4）配電室、電梯機房、發(fā)電機房根據(jù)機組散熱情況設(shè)置送排風系統(tǒng)和空調(diào)機組。 電梯機房、發(fā)電機房的通風、空調(diào)由設(shè)備制造商設(shè)計安裝。

5）每間客房的浴室、衛(wèi)生間均安裝換氣扇，并與排氣立管相連。 廢氣立管到達頂部屋頂并排出室外。 公共衛(wèi)生間設(shè)有獨立的機械排風系統(tǒng)。

6）吸煙室、復(fù)印室應(yīng)設(shè)有獨立排風系統(tǒng)，并保持一定的負壓。

7）中庭頂部可開啟自動天窗，過渡季節(jié)可開啟自然通風。

8) 氣缸之間裝有機械排氣系統(tǒng)。

9）電池室設(shè)有機械排風系統(tǒng)。 每個電池室設(shè)有上、下兩個排氣口。 電池室安裝兩臺排風扇，N+1配置。 一臺風機連續(xù)運轉(zhuǎn)，排風量為0.7m3/h·m2。 如果主風扇發(fā)生故障，第二個風扇將啟動。

10）廚房設(shè)有排油煙機，油煙經(jīng)靜電處理后從屋頂排出。

11）地下層燃氣鍋爐房設(shè)有機械通風。 鍋爐運行時，應(yīng)滿足鍋爐燃燒和消除機房余熱所需的空氣量。 鍋爐房的送風量經(jīng)過計算，保證鍋爐房運行過程中不出現(xiàn)負壓； 鍋爐房、日用油箱、調(diào)壓室設(shè)有事故通風，通風機宜采用防爆風機。 鍋爐房還應(yīng)設(shè)有防爆門，防爆門的面積不應(yīng)小于鍋爐房面積的10%。

12）管理工作區(qū)和宿舍區(qū)設(shè)置中央吸塵系統(tǒng)。 中央吸塵系統(tǒng)由專業(yè)廠家深度設(shè)計。

(2)消防系統(tǒng)

根據(jù)上海市《建筑防煙排煙技術(shù)規(guī)定》、《高層民用建筑消防設(shè)計規(guī)范》、《車庫、維修車庫、停車場消防設(shè)計規(guī)范》，必要的防煙、排煙相關(guān)場所均設(shè)立措施，保證發(fā)生火災(zāi)時人員疏散的要求。

1）地下車庫設(shè)有多道防煙隔斷，并用民用防煙立墻隔開。 各防煙區(qū)的排煙量按每小時換氣6次計算。 設(shè)有直接通向室外的汽車疏散口的防火分區(qū)采用自然送風； 沒有直接通向室外的汽車疏散口的消防保護區(qū)采用機械送風。 機械排煙、機械送風系統(tǒng)與普通車庫機械送風、排風系統(tǒng)相結(jié)合。

2）防煙樓梯間地上部分采用直灌式或管道式機械正壓送風系統(tǒng)。 無自然通風條件或直接出口的地下室疏散樓梯間采用機械正壓送風系統(tǒng)。 消防電梯前室或共用前室采用機械增壓送風系統(tǒng)。 保持樓梯間40~50Pa的正壓。 前室（共用前室）保持25~30Pa的正壓。

3）面積100m2以上、人員經(jīng)常停留或有大量可燃物的無窗房間或地面有固定窗的房間宜采用機械排煙。 面積大于500m2的房間，應(yīng)設(shè)置自然送風或機械送風系統(tǒng)，送風量不應(yīng)小于排煙量的50%。

4）設(shè)有氣體滅火系統(tǒng)的房間，應(yīng)設(shè)置滅火后排風系統(tǒng)。 氣體釋放時，應(yīng)關(guān)閉室外所有通風口。 排風口位于防護區(qū)域下部，直通室外。 氣體滅火后通風次數(shù)為5次/小時。

5）在風道穿過機房、防火墻、地板或垂直風道的分支風道上設(shè)置防火閥。

6）消防控制中心對所有涉及消防的設(shè)備進行監(jiān)控。

7）包括工程的通風、防排煙、空調(diào)自動控制設(shè)計。

(3)自動控制系統(tǒng)

根據(jù)建筑規(guī)模和功能特點，設(shè)置樓宇自控系統(tǒng)（BAS）和DDC系統(tǒng)。 各控制系統(tǒng)由中央計算機、終端設(shè)備和分站組成。 樓宇控制中心和中央制冷機房控制室均配備計算機。 、液晶屏和打印機必須能夠顯示、控制和自動記錄各種通風設(shè)備、空調(diào)機組、冷熱源設(shè)備、水處理設(shè)備、水泵等的運行狀態(tài)、故障報警和啟?？刂?。所有設(shè)備必須能夠自動或手動操作以及本地開關(guān)。

1）冷熱源系統(tǒng)監(jiān)測與控制：計算供水總管和回水總管上的溫度和流量信號，進行負荷分析確定運行制冷機組和鍋爐臺數(shù)，優(yōu)化啟?？刂坪蛦⑼Ｂ?lián)鎖控制； 水閥、冷卻水泵、冷卻塔風機、冷凍水閥、冷凍水泵、制冷機組依次連鎖控制； 除變頻系統(tǒng)外，為了保證鍋爐一次側(cè)熱水系統(tǒng)的供回水壓差恒定，在供回水處安裝了電動差壓旁通調(diào)節(jié)閥?？刂浦鞴?； 冷卻水塔控制配水，并根據(jù)水溫控制風機數(shù)量和運轉(zhuǎn)速度； 為防止冷水機組冷卻水入口溫度過低，在冷卻水進、出口主管處安裝電動壓差旁路調(diào)節(jié)閥。 電動溫控旁路調(diào)節(jié)閥根據(jù)進水溫度調(diào)節(jié)旁路流量。

2）空調(diào)系統(tǒng)末端控制：風機盤管機組通過回氣管上的動態(tài)平衡電動二位二通閥受室溫控制，并配有手動三速風機調(diào)速房間里的開關(guān)； 空調(diào)機組由回風管上的回風溫度控制動平衡電動二通控制閥； 新風機組通過送風溫度控制回氣管上的動平衡電動二通控制閥； 變風量空調(diào)機組通過變頻根據(jù)回風溫度調(diào)節(jié)送風量，根據(jù)送風溫度調(diào)節(jié)動壓差平衡電動二通調(diào)節(jié)閥。 風量調(diào)節(jié)優(yōu)先于送風溫度調(diào)節(jié)； 空調(diào)機組過濾器設(shè)有壓差信號報警器。 當壓差超過設(shè)定值時，自動報警或顯示；

空調(diào)機組新風入口的防凍由與機組開關(guān)聯(lián)動的電動（可調(diào)開度）二位風閥控制。

六、思考與認識

（1）本項目運行初期，冷負荷僅為設(shè)計負荷的10%左右。 為了避免冷水機頻繁啟動，只能通過系統(tǒng)的蓄冷箱進行調(diào)節(jié)。 通過四個冷水儲罐的溫度監(jiān)測來控制冷水機的啟動。

（2）目前機房負載已增至30%。 通常，兩個通道各開啟一臺冷水機，負載約為70%~80%。 運行比較穩(wěn)定，不再需要反復(fù)改變系統(tǒng)運行條件。

(3)由于業(yè)主非常重視使用安全，且整體負荷率較低，系統(tǒng)運行剛剛開始進入穩(wěn)定啟動階段，因此自然冷源僅采用并聯(lián)運行工況，且過渡季節(jié)聯(lián)合作業(yè)條件不使用。 過渡季節(jié)免費冷源的使用已減少。 因此，免費冷源利用時間相對較短。

(4)由于業(yè)主在訂購時沒有安裝制冷機房群控系統(tǒng)和冷水機組明細耗電表的通訊接口，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法傳輸，無法獲取制冷機房的參數(shù)。無法獲得。 它只能記錄總電量。 估計目前機房的PUE值在2.0左右，還是比較高的。 這與低負荷率和保守的運營管理有關(guān)。 目前業(yè)主也準備啟動節(jié)能改造，補充能耗計量系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。