數(shù)據(jù)中心空調(diào)設計初探-建筑電氣2009.12

數(shù) 據(jù) 中 心 空 調(diào) 設 計 初 探
楊國榮 胡仰耆 馬偉駿 (華東建筑設計研究院有限公司，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)通信設備主要包括：各類服務器、高密度
centers iS different fr0m colnfortable air conditioning 和超高密度通信設備 、磁帶存儲器 、存儲服務器 、
system in common use，which is characterized by big
工作站及安裝數(shù)據(jù)通信設備的機架或機柜。這些數(shù)
sensible heat load density and high sensible heat ratio．
據(jù)通信設備所需的環(huán)境要求取決于所用設備和制造
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) 中心的相應分級 (1～4級)所對應的環(huán)境
prospected．
要求 ； (ASHRAE手冊 2007年版應用篇》… 中提到
Key words Air conditioning system Data center
Data communication equipment 了第 5級分類 ．即網(wǎng)絡設備 —— 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)．該類設施空調(diào)系統(tǒng)的負荷特點是顯熱負荷密 a． 1級。它是一個能嚴格控制環(huán)境參數(shù) f露點
度大、顯熱比高 就數(shù)據(jù)中心空調(diào)常用的設計參數(shù)、 溫度、干球溫度和相對濕度)及執(zhí)行重要任務操作的
負荷特點及 系統(tǒng)方式進行了簡單探討．并對我國數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)通信環(huán)境 此工作環(huán)境所對應的數(shù)據(jù)處理設備主
中心空調(diào)系統(tǒng)設計發(fā)展進行 了展望 要是企業(yè)服務器和存儲設備。
關鍵詞 空調(diào)系統(tǒng) 數(shù)據(jù) 中心 數(shù)據(jù)通信設備 b． 2級。它是一個對環(huán)境參數(shù) (露點溫度 、干
球溫度和相對濕度)能進行某種程度控制的數(shù)據(jù)通信
環(huán)境 此工作環(huán)境所對應的數(shù)據(jù)處理設備主要是小型
1 概述
服務器、存儲設備、個人計算機及工作站。
依據(jù)美 國 《數(shù)據(jù) 中心電信基礎設施 標準》 c． 3級。它是一個只對個別環(huán)境參數(shù) (如溫度)
進行控制的辦公室、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 所對應的設備是個人電腦、工作站及打印機等。
容納計算機房及其支持區(qū)域的一幢建筑物或建筑物中 d． 4級 它是一個只需通風 ．在冬季能滿足供
的某個部分．主要設置進行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)交換的計 熱要求 ．對氣候狀況進行適當控制的零售點、輕工業(yè)
算機、網(wǎng)絡設備、電子設備。數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的主要 及工廠環(huán)境 此環(huán)境所對應的設備是零售設備、工業(yè)
任務是為數(shù)據(jù)處理設備提供合適的工作環(huán)境 (溫度、 控制器、計算機，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)通信設備運行 的可靠性 e． NEBS。一般指對環(huán)境參數(shù) (露點溫度、干球
和有效性 本文就數(shù)據(jù)中心的空調(diào)設計作初步探討 溫度和相對濕度)進行某種程度控制的數(shù)據(jù)通信環(huán)
境 按此環(huán)境要求進行設計的產(chǎn)品類型包括開關、傳
2 數(shù)據(jù)中心環(huán)境要求
輸設備、路由器等
2．1 電子設備環(huán)境分級 在ASHRAE的電子設備環(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)通信設備運行 能滿足數(shù)據(jù)通信中
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數(shù)據(jù)中心空調(diào)設計初探 (揚目榮 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
心設備運行的是 l級 、2級以及 NEBS環(huán)境。 電子信息系統(tǒng)機房，其主機房設計溫度為23±1℃，C級
2。2 電子設備工作環(huán)境參數(shù)要求 機房的溫度控制范圍是 18～28。C。機房不工作時，
表 1所列數(shù)據(jù)為 l級、2級及 NEBS級數(shù)據(jù)中心 其溫度應控制在 5 35 cl=。
推薦的環(huán)境設計參數(shù)值和允許的環(huán)境設計參數(shù)值。這 實際溫度控制范圍應根據(jù)數(shù)據(jù)通信設備的類型與
些參數(shù)主要是數(shù)據(jù)通信設備所處環(huán)境的空氣溫度、空 設備供應商的要求而定。
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)境設計參數(shù)
設備允許環(huán)境溫度變化速率的標準 ．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)境溫度變化速率標準可適應所有已安裝的數(shù)
溫度 l5～32℃ (1級) 據(jù)通信設備 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17℃
控制范圍 (1級) 最高露點
試 的新設備允許 溫度變化速率可 達 30 K／h．
最高露點21℃ 28℃
(2級) 一 旦空調(diào)冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障．設備周圍環(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)通信設備不工作時可以允許其環(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，以維持最低的運行工況．避免
efficiency test》確定。MERV是ASHRAE對粒子過濾器的分類標準，從
數(shù)據(jù)通信設備受到熱沖擊
MERV1一MERV20。
2．2．3 濕度要求
通風狀況等 較高的相對濕度會使數(shù)據(jù)通信設備的電極導電失
2．2．1 空氣溫度要求 效、濕度計積塵失效、磁帶介質(zhì)出錯和過度磨損以及
數(shù)據(jù)通信設備運行時會產(chǎn)生極大的顯熱量 當數(shù) 產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。在極端的情況下．液體冷卻設備的冷
據(jù)通信設備較長時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?？赡芤驕囟冗^高而出現(xiàn)宕機現(xiàn)象 溫度太 響設備運行的靜電，甚至可能損壞設備。磁帶和存儲
高，可使數(shù)據(jù)處理設備工作環(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)
縮短電子設備的使用壽命．也使數(shù)據(jù)通信設備的可靠 境濕度應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 在進人數(shù)據(jù)通信機房之前．室外新風必須經(jīng)過過
心，其溫度控制范圍應為 20～25℃：而對于網(wǎng)絡設 濾和預處理，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 l8～27 c《= 允許溫 率值?？諝庵械膲m粒將影響數(shù)據(jù)通信設備運行 ．因

"該文章《數(shù)據(jù)中心空調(diào)設計初探》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)設計進行了深入探討。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，以確保服務器穩(wěn)定運行和數(shù)據(jù)安全。 2. **數(shù)據(jù)中心特點**：介紹了數(shù)據(jù)中心的規(guī)模、布局、設備密度以及對空調(diào)系統(tǒng)的高能耗和復雜性需求，如恒溫恒濕、大風量、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、風冷式、混合式等，并對比其優(yōu)缺點及適用場景。 4. **設計原則與方法**：詳細講解了空調(diào)系統(tǒng)的設計原則，如合理布局空氣處理單元、采用節(jié)能技術（如變頻控制、熱管換熱器）、優(yōu)化冷熱通道配置等。 5. **案例分析與實踐應用**：通過具體的數(shù)據(jù)中心空調(diào)工程實例，展示了在實際設計過程中如何考慮氣候條件、建筑物結構、電力供應等因素，實現(xiàn)節(jié)能減排和提高能效的目標。 總之，《數(shù)據(jù)中心空調(diào)設計初探》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)設計挑戰(zhàn)的方法論，具有較高的實用價值和技術參考意義。"