数据中心空调设计浅析
中小型数据中心机房空调设计探讨
中小型数据中心机房空调设计探讨发布时间：2022-12-13T07:16:53.478Z 来源：《中国科技信息》2022年16期作者：张兆帅[导读] 新创建工业建筑配备大中小型数据中心的现象越加广泛，但是其中绝大多数主机房并没有完备的中央空调通风设计方案张兆帅深圳科士达科技股份有限公司摘要:新创建工业建筑配备大中小型数据中心的现象越加广泛，但是其中绝大多数主机房并没有完备的中央空调通风设计方案。
根据大中小型数据中心机房空调负载特点、暖通设计实例、新风系统通风和自控系统设计方案等多个方面剖析论述，以求为类似项目的设计给予一定的参照作用。
关键词：中小型数据中心机房空调设计探讨一、数据中心机房空调负荷特征1.1数据中心机房空调负荷构成基于数据中心的特点,其中央空调负荷系统主要是由数据中心内的散热机器设备、建筑物内部围护结构负荷、热源负载、内部照明散热装置、新风负荷等系统所构成。
1.2数据中心机房空调特性数据中心机房空调特性主要包含:(1)数据中心机器设备为长期散热，并且要满足不断制冷的基本需求，要无间断运作。
(2)以机器设备散热(热温)为主要,汽化热反应量很少。
一个机柜散热量的约为几千瓦时,或十几千瓦时(如组装刀片式服务器,散热量会更高一些)。
一般大中小型数据中心散热量约为400W/m2以下,但一些相对密度很大的数据中心散热量也可以在600W/m2以下。
(3)为了保证主机房内不同区域温度湿度匀称，尾端系统具备风量大、烩差小的特性。
二、中小型数据中心空调冷源及末端中小型的数据中心,机械室冷源系统应该根据不同机械室的管理规模、气候要求、生态资源、建设成本、运营环境节能要求和运维管控能力等诸多原因,作出更全面的选择。
不同的冷源方法及其特点如表1给出。
中小型数据中心空调机组按尾端布局部位的差异，可以分为屋子级、列间级声卡机架级【1】，主要如表2所示。
图2.空调末端形式、特性及适用范围三、中小型数据中心空调设计示例3.1小型数据中心小型的数据中心服务器主机数量一般为四台,单机版架工作时间为3kW以下,定在C型数据中心内。
IDC机房空调设计浅析
IDC机房空调设计浅析互联网数据中心(InternetDataCenter。
简称IDC机房设备运行环境要求：1)IDC机房设备间的温度、湿度和尘埃对微电子设备的运行及使用寿命有很大的影响。
(1)高室温会使元件效率急剧下降，低室温则会使磁介质等发脆、易裂;温度的过大波动致使微电子不能正常运行。
(2)相对湿度过低，易产生静电而对微电子设备造成干扰相对湿度高会使微电子设备内部焊点和插座的接触电阻增大。
(3)空气不洁净，产生的尘埃颗粒积聚，会使导线被腐蚀断掉。
2)IDC机房空调设计应按设备生产厂家提供的机组运行环境要求进行设计，当通讯设备不能确定，提不出具体通讯设备环境要求时，可依据我国计算机房设计规范(GB50l74—93)。
2IDC机房空调的特点1)设备的功耗大，发热量大。
IDC设备在运行过程中，机柜的散热量大且集中，热负荷强度高，约在400～600W/m2左右。
2)机房显热比高，散湿量小。
IDC机房所得热量中，主要来自设备运行所产生的热量，显热约占总热量的95%左右，显热比通常高达0.85～0.95;机房散湿量较小，主要来自工作人员和渗入的室外空气，总散湿量约在8～169/In2。
空气处理过程接近于等湿冷却的干式降温过程。
3)温湿度控制精度要求高且稳定。
IDC机房不仅要求温湿度的波动幅度不得超过规定的范围，而且对温度变化的梯度有明确的要求。
4)需要全年持续、稳定的恒温运行。
由于IDC机房的热负荷强度高，即使在冬季仍然需要空调系统进行供冷运行。
5)送风量大，送、回风温差小。
由于IDC机房显热量大，热湿比近似无穷大，送风相对湿度小、焓差小、风量大，换气次数达30次/h以上。
6)洁净度要求较高。
IDC机房应保持洁净的空调环境，以有利于通信的安全运行和延长设备的使用寿命。
7)空调系统应具有高可靠性。
IDC机房全年不间断运行，要求系统具有很高的可靠性，由此也要求空调系统应具有高可靠性。
3当前lDC机房空调普遍存在的问题1)机房空调高能耗、低效率。
浅论高密度数据中心制冷空调系统设计
浅论高密度数据中心制冷空调系统设计摘要：传统的低功率密度的数据中心可采用集中制冷的形式对服务器进行冷却，但是当机柜的功率超过5kW时，采用传统的集中式制冷会出现很多弊端，例如在实际运行时机柜顶部存在局部热点和地板下送风不足等问题，这些都将导致设备过热保护引发宕机。
因此，本文以某新建的数据中心为例，介绍高密度数据中心的制冷空调系统的设计思路及方法。
关键词：高密度数据中心；制冷空调；系统设计1、数据中心概况该项目是将现有办公楼的一部分改造成数据中心。
改造前的办公楼总建筑面积约为12000㎡，建筑高度24m，地上五层、地下两层，主要包括高密度数据中心、辅助用房和办公室。
其中本文研究的高密度数据中心位于该大楼二层北侧，主机房建筑面积280㎡，层高4m。
服务器机柜110台，网络机柜6台，单台服务器机柜功率8.8kW，机房内设置防静电高架地板。
2、制冷空调及通风系统设计2.1设计参数2.1.1室外气象参数根据《实用供热空调设计手册》，参照地区的气象参数选取室外气象参数，结果见图1左边所示。
2.1.2室内气象参数《数据处理环境热工指南》列出了数据中心1~4级所对应的环境要求。
我国按照使用性质、管理要求及重要数据丢失或网络中断造成的损失或影响程度，将数据机房分为A、B和C三级。
数据中心机房的设计与建设以保证所有IT设备的不间断运行为首要任务。
同时，针对本项目制冷系统解决方案的设计，需要达到GB50174-2008的A级设计标准（规范现在改为GB50174-2017，2018年1月1日起实施，GB50174-2008废止）。
因此，本文中的数据中心属于A级机房，机房内的温度（23±1）℃，相对湿度40%~55%，每小时温度变化率小于5℃/h，且室内不得结露。
（最新规范变更为：冷通道或机柜进风区域的温度推荐值18-27°，露点温度为5.5-15°，相对湿度不大于60％）2.1.3通风换气次数为保证机房内的正压及人员新风量的要求，机房内新风量按照每人40m3/h选取，同时要维持机房与相邻房间5Pa的正压，与外界房间10Pa的正压要求，二者取最大值。
数据中心机房空调系统设计分析
数据中心机房空调系统设计分析随着云计算和大数据技术的兴起，数据中心在现代社会中扮演着至关重要的角色。
而数据中心机房的运行环境对于高效运转和数据安全至关重要。
机房温度、湿度等参数的控制是保证机房正常运行的基础，其中空调系统的设计尤为关键。
本文将对数据中心机房空调系统的设计进行分析，并提出优化建议。
一、需求分析数据中心是大规模的计算设备集群，其密集的服务器运行会产生大量热量，因此需要一个稳定而高效的空调系统来排除这些热量，维持机房温度在合适的范围内。
首先，机房空调系统需要能够提供足够的制冷量，以满足机房内各种设备的散热需求。
其次，机房空调系统需要具备良好的温湿度控制能力，确保机房内的温度和湿度处于合适的范围内，以防止设备故障或数据丢失。
此外，机房空调系统还需要具备高可靠性和可扩展性，以适应不同规模的机房，并能在各种异常情况下正常运行。
二、空调系统设计原则1. 制冷效率高：机房空调系统应采用高效率的制冷设备，如变频压缩机和高效蒸发器，以降低能耗和运行成本。
2. 温湿度控制精准：空调系统应能够实时感知机房的温湿度变化，并及时做出调整，以保持机房内的稳定环境。
3. 可靠性和冗余设计：机房空调系统应具备冗余设计，以保证在设备故障或停电等意外情况下，仍能正常运行。
此外，还应考虑备用电源、UPS电池等设备，以提供电力保障。
4. 可扩展性：机房空调系统应具备良好的可扩展性，可以根据机房规模的变化进行扩充或缩减。
三、优化建议1. 采用新型制冷设备：可以考虑采用新型的高效制冷设备，如风冷式或液冷式的高温热泵，以提高制冷效率和能源利用率。
2. 温湿度感知设备：引入温湿度感知设备，实时监测机房的温湿度变化，并通过自动化控制系统调整空调工作状态，以保持机房内适宜的环境。
3. 空调系统冗余设计：应采用冗余设计，如多台空调机组的并联运行，以保证在某一台设备故障时不影响机房的正常运行。
4. 配电设备冗余设计：机房空调系统的电力供应也需要进行冗余设计，采用备用电源和UPS电池等设备，以防止电力供应中断导致的机房温度上升。
数据中心的机房温湿度与空调设计
数据中心的机房温湿度与空调设计随着信息时代的快速发展，大量的数据在全球范围内被产生、传输和存储。
而这些数据的中心化储存与处理就需要借助于数据中心。
而数据中心中最重要的环节之一就是机房的温湿度控制与空调设计。
合理的温湿度控制与空调设计不仅能确保数据中心的正常运行，还能提高设备的可靠性和延长设备的使用寿命。
本文将探讨数据中心机房温湿度与空调设计的重要性，以及如何实现最佳的温湿度控制与空调设计。
1. 温湿度对数据中心的影响温湿度是数据中心运行过程中需要重点关注的因素之一。
不合适的温湿度水平可能导致数据中心内部设备出现故障。
正常工作状态下的数据中心通常要求温度保持在18-27摄氏度之间，相对湿度保持在40-60%之间。
以下是温湿度对数据中心的影响：1.1 设备工作条件数据中心内的服务器、网络设备等硬件设备在工作时会产生大量的热量，因此要保证适宜的温度能够将这些热量散发掉，避免硬件损坏或过热造成事故。
过高的温度不仅会造成设备性能下降，而且还可能导致硬件故障，进而影响到数据中心的正常运行和数据的安全性。
而过低的温度则会增加能源消耗以及硬件设备损耗，从而浪费大量的资源和资金。
1.2 环境稳定性温湿度的合理控制能够减少设备的故障率，并提高系统的稳定性和可用性。
例如，过高的湿度会导致设备的性能下降，甚至引起间接损害，如设备上的腐蚀现象，而过低的湿度则可能导致静电电荷的积聚，进而损坏电子元器件。
因此，维持适宜的温湿度水平对于确保数据中心的稳定性至关重要。
2. 数据中心机房的空调设计数据中心机房的空调设计直接影响机房内部温湿度的稳定性和数据中心正常运行的效果。
以下是一些常见的数据中心机房空调设计要点：2.1 空调系统的类型数据中心机房的空调系统通常可以分为精密空调和普通空调两种类型。
精密空调适用于温度和湿度要求较高的场景，可以实现精确的温湿度控制。
普通空调则适用于温湿度要求相对较低的场景。
在选择空调类型时要考虑数据中心的实际需求，以及所处地区的气候条件。
数据中心机房空调设计
数据中心机房空调设计在当今数字化时代，数据中心扮演着至关重要的角色，它们是存储、处理和传输海量数据的核心设施。
而在数据中心的运行中，保持适宜的环境温度和湿度对于设备的稳定运行和数据的安全至关重要。
因此，数据中心机房空调设计是一项极其关键的任务。
数据中心机房的环境要求非常严格。
首先，温度必须保持在一个相对狭窄的范围内，通常在 20 至 25 摄氏度之间。
这是因为过高或过低的温度都会对服务器、存储设备等电子设备的性能和寿命产生不利影响。
温度过高可能导致设备过热，从而引发故障甚至损坏；温度过低则可能导致冷凝现象，损坏电子元件。
其次，湿度也是一个重要的因素。
机房内的相对湿度一般应控制在40%至 60%之间。
湿度过高可能导致设备腐蚀和短路，湿度过低则容易产生静电，对电子设备造成损害。
为了满足这些严格的环境要求，数据中心机房空调系统通常采用精密空调。
这种空调与普通家用或商用空调有很大的不同。
它具有更高的精度控制能力、更强的制冷制热能力以及更可靠的运行性能。
在设计数据中心机房空调系统时，首先要进行热负荷计算。
热负荷主要来自服务器、存储设备、网络设备等电子设备的散热，以及照明、人员等产生的热量。
准确的热负荷计算是确保空调系统能够有效制冷的基础。
接下来，要选择合适的空调类型。
常见的有风冷式空调和水冷式空调。
风冷式空调安装简单，维护方便，但制冷效率相对较低，适用于小型数据中心；水冷式空调制冷效率高，但系统较为复杂，安装和维护成本较高，适用于中大型数据中心。
空调系统的布局也非常重要。
在机房内，空调设备的位置应合理分布，以确保冷空气能够均匀地送达各个设备。
通常采用上送风和下送风两种方式。
上送风方式通过天花板上的风道将冷空气送到机房内，下送风方式则是通过地板下的风道将冷空气送到设备底部。
为了提高空调系统的可靠性，通常会采用冗余设计。
这意味着会安装多台空调设备，当其中一台出现故障时，其他设备能够立即接替工作，确保机房内的环境温度和湿度不受影响。
数据中心机房空调系统设计分析
数据中心机房空调系统设计分析摘要：本文以数据中心机房空调系统的设计作为主要目标，最先对数据中心机房空调系统的设计内容进行预先分析，之后在主要设备、主管路与末端管路、节能设计、气流组织设计以及应急设施设计方面对数据中心机房空调系统设计进行分析，旨在提高空调设计质量，保证其对于数据中心机房的温度调节作用。
关键词：数据中心；机房空调；制冷系统引言：数据中心对于数据方面的传输与储存能力决定了其显著的重要性，在数据中心的机房中，会设置许多仪器维持数据中心的正常运转。
但是在机器工作的过程中，由于其会产生大量热量，并且在过程中还会带动机房内部的温度上升，因此在数据中心机房的运转过程中，需要使用空调来调节内部温度，保证数据中心的正常运转。
1.数据中心机房空调系统设计内容1.1外部环境影响在空调的设置中，由于空调需要在室外设置外机以保证空气的交换，因此数据中心机房空调系统设计中，需要事先考虑到空调系统受到外部环境影响的因素。
在外部环境的影响中，比较常见的影响因素有气象条件、空气质量以及水资源等。
在数据中心机房空调系统设计中，需要根据外部环境条件选择不同的空调制冷类型，以避免空调与外部环境不适应出现工作效果降低甚至损坏的情况出现。
一般来说，在水资源比较缺乏的地区的空调系统设置中，空调的制冷类型就不能选择蒸发制冷方式，因为其受到了水资源这类外部环境条件的影响。
在设计空调系统时，会涉及到空调的运行参数以及单台空调的制冷与能源消耗参数等方面数值的计算，在计算中，需要将当地的气候条件造成的空调工作状态影响数值记录下来，作为参考条件以保证空调系统设计的可行性[1]。
1.2内部环境影响内部环境的影响需要将数据中心机房运行的温湿度条件以及室内空调系统在室内的运行情况进行分析。
在室内的机房运行过程中，空调的末端设备会根据室内机房的运行条件进行相应的温度以及风力提供。
在空调的运行中，一般水温在10℃的时候，空调工作期间对于温度调节的效率是比较合理的。
数据中心空调系统设计与优化方案研究
数据中心空调系统设计与优化方案研究随着互联网的快速发展，数据中心已经成为各个企业不可或缺的一部分。
而数据中心的核心组成部分之一就是空调系统，因为数据中心对温湿度的要求极高，一旦空调系统出现故障，将会对数据中心的运行造成很大的影响。
因此，设计和优化数据中心空调系统显得尤为重要。
一、数据中心空调系统的设计1.1空调系统的类型1.2空调系统的容量数据中心空调系统的容量需要根据数据中心的功耗来确定。
一般来说，空调系统的容量应该比数据中心的最大功耗高出20%左右，以保证在高峰时段空调系统能够正常运行。
1.3空调系统的布局数据中心空调系统的布局应该尽量简洁，避免复杂的管路和线路。
同时，应该考虑到未来的扩展性，留有足够的空间来进行升级和维护。
二、数据中心空调系统的优化2.1优化空调系统的运行模式通过对数据中心空调系统的运行数据进行监测和分析，可以优化空调系统的运行模式。
比如，可以根据室内外温差、负载率等因素，自动调整空调系统的运行模式，以达到节能减排的目的。
2.2优化空调系统的维护和管理定期对空调系统进行维护和管理，可以保证空调系统的正常运行。
比如，定期清洗空调系统的过滤器，可以保证空调系统的空气流通畅通，降低能耗。
2.3采用先进的节能技术随着科技的不断发展，越来越多的节能技术应用到了数据中心空调系统中。
比如，采用变频制冷技术，可以根据实际需求调整制冷机的运行速度，从而达到节能的目的。
数据中心空调系统的设计和优化是保障数据中心正常运行的重要环节。
通过合理的设计和优化，不仅可以保证数据中心的稳定运行，还可以达到节能减排的目的。
作为数据中心的管理者，我们应该充分认识到数据中心空调系统设计和优化的重要性，积极引进和采用先进的节能技术，为我国互联网产业的健康发展贡献力量。
在设计数据中心的空调系统时，我们需要考虑到很多因素。
比如说，数据中心的位置，因为不同的地理位置，气候条件不同，对空调系统的需求也会有所不同。
再比如，数据中心的规模，因为规模的不同，对空调系统的容量和布局也会有所要求。
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数据中心空调设计浅析
摘要随着网络时代的发展，服务器集成度的提高，数据中心机房的能耗急剧增加，这就要求数据中心的空调设计必须高效、节能、合理、经济，本文结合某工程实例浅谈下数据中心空调的特点和设计思路。
关键词：数据中心气流组织机房专用空调节能措施
数据中心是容纳计算机房及其支持区域的一幢建筑物或是建筑
物中的一部分。
数据中心空调系统的主要任务是为数据处理设备提供合适的工作环境，保证数据通信设备运行的可靠性和有效性。
本文结合工程实例浅析一下数据中心机房空调设计的特点和机房空
调的节能措施。
一、冷源及冷却方式
数据中心的空调冷源有以下几种基本形式：直接膨胀风冷式系统、直接膨胀水冷式系统、冷冻水式系统、自然冷却式系统等。
数据中心空调按冷却方式主要为三种形式：风冷式机组、水冷式机组以及双冷源机组。
二、空调设备选型
（1）空气温度要求
我国《电子信息系统机房设计规范》（ gb50174—2008 ）中规定：电子信息系统机房划分成 3级。
对于a级与b级电子信息系统机房，其主机房设计温度为2 3±1°c，c级机房的温度控制范围是1 8—2 8°c 。
（2）空气湿度要求
我国《电子信息系统机房设计规范》（gb50174—2008 ）中规定：电子信息系统机房划分成3级。
对于a级与b级电子信息系统机房，其主机房设计湿度度为40—55%，c级机房的温度控制范围是40—60%。
（3）空气过滤要求
在进入数据中心机房设备前，室外新风必须经过滤和预处理，去除尘粒和腐蚀性气体。
空气中的尘粒将影响数据机房设备运行。
（4）新风要求
数据中心空调系统必须提供适量的室外新风。
数据通信机房保持正压可防止污染物渗入室内。
三、气流组织合理布置
数据中心的气流组织形有下送上回、上送侧回、弥漫式送风方式。
1.下送上回
下送上回是大型数据中心机房常用的方式，空调机组送出的低温空气迅速冷却设备，利用热力环流能有效利用冷空气冷却率，如图1所示为地板下送风示意图：
图1地板下送风示意图
数据中心内计算机设备及机架采用“冷热通道”的安装方式。
将机柜采用“背靠背，面对面”摆放。
在热空气上方布置回风口到空调系统，进一步提高制冷效果。
2.上送侧回
上送侧回通常是采用全室空调送回风的方式，适用于中小型机房。
空调机组送风出口处宜安装送风管道或送风帽。
回风可通过室内直接回风。
如图2所示为上送侧回示意图：
图2上送侧回示意图
四、节能措施
1、选择合理的空调冷源系统方式
在节能型数据中心空调冷源形式的选择过程中，除了要考虑冷源系统形式的节能性以外，还要综合考虑数据中心的规模、数据中心的功率密度、数据中心的投资规模、工作人员的维护能力、数据中心所在地的气候条件以及数据中心的基础条件等。
2、设计合理的室内空气温湿度
越低的送风温度意味着越低的空调系统能量利用效率。
笔者认为冷通道设计温度为l5—22℃，热通道为25—32℃。
3、提高气流组织的效率
数据中心空调气流组织应尽量避免扩散和混合。
在数据中心机房内提高气流组织的效率就要避免冷热空气的混合，使空调产生的冷量能够充分被计算机设备利用更好地来冷却cpu和各种芯片。
五、案例论述：
1 项目概述
该项目位于青岛市，总建筑面积为21915m2，地下一层，地上四层，数据机房位于地下室部分和首层，idu机房及辅助用房总建筑面积约为5000 m2。
其中包括五个idu机房、一个核心机房、一个
ups机房、一个低压配电室、一个高压配电室和一个电池间。
见图3首层空调平面布置图。
图3首层空调平面布置图
2 设计参数及空调方案分析.
2.1 室内设计参数（见表1）
2.2 机房空调冷负荷的构成
机房空调负荷包括：由机房内设备的散热、围护结构传热、通过外窗进入的太阳辐射热、人体散热、照明装置散热引起的负荷，新风负荷及伴随各种散湿过程产生的潜热负荷。
该项目的设备散热量为3105 kw，加上ups间设备散热量及围护结构冷负荷后，需由机房专用空调承担的冷负荷约为3405kw。
2.3 空调系统冷源及水系统
空调冷源采用待自然冷却的功能风冷冷水机组，本项目采用四台冷量为1200kw的待自然冷却的风冷冷水机组（三用一备）。
冷冻水采用一次泵系统变流量运行，冷冻水供回水温度为10/15°c。
精密空调机组自带电动三通阀，冷冻水管道设计成环路，及按照双路设计。
2.4空调方式
（1）idu机房：精密空调机组安装在idu机房内，同机架排列方向垂直，冗余配置。
空调室内末端向活动地板下供应冷却空气，并通过有孔地板或格栅风口根据机架和设备的需要向冷通道内输送冷却空气。
热通道内出来的回流热空气通过机柜上部空间回至空
调室内末端。
（2）核心机房：核心机房采用2台制冷量160.4kw的精密空调机组，由于核心机房c列内安装有高热密度机柜，额定功耗在18kw。
3 空调自控系统
3.1空调房间的温度控制
精密空调自带现场控制器（ddc）根据房间温度信号控制变频器调节送风机转速，通过调节送风量使室温恒定。
3.2冷冻机根据用户端的负荷和机器运行供冷能力自动选择冷冻机运行台数，满足末端用冷需求。
4 节能环保
采用带自然冷却的冷水机组，可起到良好的节能效果；采用高效率的冷水机组、水泵，从设备自身降低能耗；空调冷冻水泵、精密空调风机采取调速措施，降低能耗；提高冷冻水供、回水温度，从而提高冷冻机运行效率；适当增大冷冻水的供、回水温差，以减小水泵流量从而实现节能；空调系统设有完备的自动控制系统，实现空调系统的智能化运行，可靠、节能；冷水机组、水泵等选用低噪声设备，其进出口接管处均设置柔性接管，底部设置减振台座或橡胶减振垫；空调系统供回水管均采用难燃型闭泡橡塑绝热材料保温，可靠、保温效果好，风管绝热层最小热阻为0.80m2k/w。
结语：
计算机空调系统是计算机房设计的关键，该系统必须保证计算机系统能够连续稳定地运行，排除计算机设备及其他热源所发出的余
热，维持机房内恒温恒湿的要求。
如何保证机房内的温度、湿度、洁净度和气流速度符合要求，主要依靠机房空调系统来实现。
参考文献：
[1]《电子信息系统机房设计规范》（ gb50174 — 2008 ）北京：中国计划出版社，2009
[2]陆耀庆.《实用供热空调设计手册》2版.北京：中国建筑工业出版社，2008
[3]马最良，姚杨.《民用建筑空调设计》.北京：化学工业出版社，2003。