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新疆某数据中心空调改造工程

2021-06-10林永添

建材与装饰 2021年16期
关键词:湿球温度新风机房

林永添

(广东省电信规划设计院有限公司,广东广州 510630)

1 项目背景

1.1 工程概况

本工程为北疆某数据中心,工程地点位于新疆维吾尔自治区。大楼建筑面积约为7200m2,共1层。本数据中心共采用5台(4主1备)制冷量为1250kW的风冷冷水机组(带自然冷却),自2016年运营以来,已投产全部机房。根据现场运维人员调查,该数据中心空调系统存在以下隐患:

(1)本系统为单管路空调系统,空调系统的主管路或其阀门一旦出现问题,将会导致整个空调系统瘫痪,造成所有机房高温,数据设备全部宕机。

(2)现有空调系统已持续运行4年,无法进行在线系统检修维护,将有可能随时出现停机状况,并且在不检修维护下会导致系统制冷效率逐年降低,可能导致数据中心冷量不足,部分机房高温设备宕机。

(3)能耗极高。根据现场运维人员测试,现有空调系统能效极高,年运行PUE值为2.0。

根据本项目特点,结合现场运维部门要求,建议新建一套蒸发冷却新风空调制冷系统,与现有制冷系统形成2套相互独立、互为备份的制冷系统。

1.2 项目可行性

本项目工程地点位于新疆维吾尔自治区,属温带大陆性干旱气候;春季降水时间较多,约占全年的40%;夏季热而不闷,且日照时间长;秋季干燥凉爽,昼夜温差大;冬季严寒且漫长,如表1~表2所示。

表1 全年各级湿球温度频数

根据上面全年各级干湿球温度频数统计表,该地区全年湿球温度在20℃以下达到99.9%,干球温度在30℃以下达到97.1%,由此可得该地区蕴含大量的干空气能。

根据厂家提供资料显示,新疆室外极端湿球温度22.2℃时,对应干球温度30.8℃的条件下,多级蒸发冷却新风机组运行工况如表3所示。

表3 不同工况、效率所对应的出风温度

结论:在极端温度下,新风机组出风温度可达到20.4℃,可有效满足数据机房进风温度(18~27℃)要求。综上所述,该方案可用于本项目改造。

1.3 空调系统

1.3.1室内外设计参数(见表4~表5)

表4 室外设计参数

1.3.2空调冷负荷

本项目空调冷负荷按照工艺专业提资计算Q=Q1+Q2,冷量按照逐时逐项叠加,取最大冷负荷值选取主机。其中建筑围护结构冷负荷Q1=478kW,工艺冷负荷Q2=4378kW,则空调总冷负荷为4856kW。根据现场运维部门提供运行数据显示,数据中心现阶段负荷率较低,由于现场安装空间有限,因此,本期安装40台多级蒸发冷却新风空调机组(含4台备用),其中显冷量≥120kW机组14台(含2台备用),显冷量≥80kW机组26台(含4台备用),作为现有空调系统的备份。

表2 全年各级干球温度频数

表5 室内设计参数

表8 运行能耗估算

1.3.3空调系统流程

室外新风→多级蒸发冷却新风空调机组→室内数据→机房室外

1.3.4空调系统安装位置

多级蒸发冷却新风空调机组安装于机房屋面,通过新风竖井送至空调风柜房,由精密空调风柜送至冷通道中。风柜房回风百叶口设置电动调节阀,外墙设置轴流风机(可调)组合风墙,排风量按照新风机组的80%配置,排风口设置电动调节阀和电动保温密闭阀。新风经过服务器降温后,热风由外墙轴流排至室外,同时根据进排风温度调节回风及排风开度,部分回风与新风在风柜房混合,从而保证机房内温度恒定。在屋面设置补水箱,采用重力流补水,水箱可满足主机12h补水量,各补水箱通过环管连接起来,从市政接入两路补水管,保证补水可靠性。具体剖面图如图1所示。

图1 空调系统机房剖面

1.3.5主要设备参数表(见表6)

表6 设备

1.3.6空调系统多季节运行逻辑

本项目多级蒸发冷却多季节运行逻辑如表7所示。

2 工程特色

本项目为数据中心项目,空调系统需要全年不间断运行。改造后,一方面能解决数据中心单管路隐患,长期无法检修的问题;另一方面运用了蒸发冷却的节能技术,大大节省了空调系统的能耗。我国新疆属于世界高纬度地区,冬季平均温度极低,且持续时间漫长,利用自然冷却实现的节能效果极好。通过计算,改造后节能率达42%,具体运行能效估算表如表8所示。

表7 多级蒸发冷却多季节运行逻辑

3 结语

数据中心在国家“新基建”形式背景下,每年建设数量呈指数增长,其单位能耗几乎是民用建筑的十倍或以上,针对数据中心数量多且用能大的特点,工信部和各地政府发改委出台系列较为严格的节能措施,将新建和改造的数据中心PUE值尽量降低。空调系统的能耗约占数据中心基础设施的80%以上,故空调系统的能耗高低是衡量一个数据中心是否节能的标准。

蒸发冷却技术作为数据中心行业节能新技术,已经逐步在数据中心得到越来越广泛的应用。该项目施工完成后,通过对实际工程的研究和总结,为今后我国西北部地区数据中心利用蒸发冷却技术提供项目参考。

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