郭林文

(廣東省建筑設(shè)計研究院,廣州510010)

0 背景

隨著現(xiàn)今的銀行、證券公司、通信公司需要采用計算機存儲的數(shù)據(jù)越來越龐大,這些企業(yè)都需要設(shè)置自用的數(shù)據(jù)機房。數(shù)據(jù)機房內(nèi)機柜發(fā)熱量大,機房內(nèi)的熱密度遠大于一般民用和辦公建筑,且機房內(nèi)要求一年四季室內(nèi)溫、濕度基本恒定不變,因此空調(diào)專業(yè)如何設(shè)計滿足使用要求的空調(diào)系統(tǒng)就顯得尤為重要。本人結(jié)合廣州某銀行數(shù)據(jù)機房空調(diào)系統(tǒng)工程設(shè)計案例來介紹數(shù)據(jù)機房空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的過程和經(jīng)驗,以供設(shè)計者參考。

1 概況

廣州某銀行辦公樓位于廣州市CBD中心區(qū)珠江新城核心區(qū)域。大樓地上共24層,地下3層,總建筑面積約31940m2,頂標高99.6m。數(shù)據(jù)機房位于8樓,機房凈面積約為266m2,其中UPS配電間67m2,主機房182m2,另外有一間擺放電信機柜的房間面積 17m2,放置機柜區(qū)域凈面積約為190m2,數(shù)據(jù)機房基本平面布局如圖1。

2 負荷計算

數(shù)據(jù)機房室內(nèi)溫濕度要求為:溫度:23±1℃,相對濕度:45%～60%。經(jīng)采用華電源負荷計算軟件計算,得:

(1)機房圍護結(jié)構(gòu)最大負荷約為4078W;

(2)人體散熱量估算為:171W×5(人)=855W;

(3)照明負荷約為330×15W/m2=4950W;

(4)設(shè)備散熱負荷,根據(jù)電氣專業(yè)提供的近期機柜數(shù)為40個,遠期機柜數(shù)為63個,每個機柜功耗為4kW,空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)遠期數(shù)量配置,與普通電氣設(shè)備不同,數(shù)據(jù)機柜的功耗主要是通過發(fā)熱散發(fā)出去,根據(jù)經(jīng)驗值,按機柜85%的功耗通過發(fā)熱散發(fā),計算設(shè)備發(fā)熱量為:63×4×0.85=214.2kW。

數(shù)據(jù)機房計算總空調(diào)冷負荷:

(1)+(2)+(3)+(4)=224083W=224.08kW

圖1 八層數(shù)據(jù)機房平面布置圖

3 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

機房內(nèi)要求溫、濕度一年四季恒定,因此空調(diào)系統(tǒng)也應采用機房專用的精密空調(diào)器 (恒溫恒濕空調(diào)器)。普通的精密空調(diào)器一般采用直接膨脹式蒸發(fā)冷卻的風冷式精密空調(diào)器,室外機放置在離室內(nèi)機不遠的室外通風散熱良好處。本工程數(shù)據(jù)機房位于8樓,附近無擺放室外機的位置,僅頂樓屋面能放置空調(diào)設(shè)備,而屋面與8樓機房高差達到了66.3米,超過了一般采用直接膨脹式蒸發(fā)冷卻的風冷精密空調(diào)室內(nèi)機和室外機允許的最大高差,因此只能采用水冷的間接冷卻方式。開始擬采用開式冷卻塔作為冷卻設(shè)備,后來和業(yè)主溝通后了解到此方案冷卻水與空氣大面積接觸,容易使冷卻水受到污染,從而影響精密空調(diào)器的使用,此前有采用開式冷卻塔導致精密空調(diào)器故障頻發(fā)的先例,故該方案被放棄。由于業(yè)主以前部分項目采用了空冷式冷卻器(又名干冷器),因而要求本項目也采用空冷式冷卻器,空冷式冷卻器使用空氣作為冷卻介質(zhì),由外界空氣流過帶散熱片的盤管來冷卻其中的水,因此冷卻水溫高于室外空氣干球溫度,這種冷卻方式保證了冷卻水的潔凈度,但降低了精密空調(diào)的制冷效率。相比封閉式冷卻塔,空冷式冷卻器受室外干球溫度影響,冷卻效果較差,出冷卻器的水溫高于室外干球溫度,引起精密空調(diào)器效率下降較多,因此建議以后此類工程宜用封閉式冷卻塔替代空冷式冷卻器,這樣既保證了冷卻水的潔凈度,又不降低精密空調(diào)器的效率。

根據(jù)計算總空調(diào)負荷約為224.08kW,考慮25%的備用容量,最后選用了6臺單臺制冷量為46.4kW的精密空調(diào)器,按廣州夏季室外溫度為38℃的最不利情況下,根據(jù)廠家提供的產(chǎn)品信息,此時匹配的空冷器盤管進水溫度為46.2℃,出水溫為41℃,溫差約為5.2℃。精密空調(diào)器此時冷凝溫度為52℃,在此工況下,精密空調(diào)器的實際制冷量為46.4kW,對應冷凝溫度為45℃時額定工況下額定制冷量為54kW,則冷凝溫度每升高1℃制冷量下降百分比為:(54-46.4)/(54×7)=2%。

為了保證任何一套系統(tǒng)故障或維護時不影響其他系統(tǒng),本工程采用3套相互獨立的精密空調(diào)系統(tǒng),每2臺精密空調(diào)器配一臺空冷式冷卻器 (散熱量126kW/臺)和2臺水泵 (一用一備)組成一套系統(tǒng),每套系統(tǒng)的冷卻水管路和膨脹定壓水箱完全獨立,具體原理系統(tǒng)詳見圖2。

機房內(nèi)末端送風采用地板下送風方式,地板架高400mm安裝,地板下空間相當于一個大靜壓箱。送風口采用穿孔板直接送風。機房內(nèi)機柜盡量背靠背擺放,由此隔出了冷通道和熱通道,為了保證送風效果,空調(diào)器盡量對應熱通道位置擺放,以便于從熱通道回風,而地板上的穿孔板送風口宜布置在冷通道,這樣的氣流組織效果較好。另外,由于UPS配電間設(shè)備發(fā)熱量較少,因此UPS配電間的穿孔送風板布置密度應減少,本工程UPS配電間送風口密度約為放置機柜區(qū)域的1/3左右,數(shù)據(jù)機房內(nèi)送回風口布置詳見圖3。

數(shù)據(jù)機房內(nèi)嚴禁出現(xiàn)漏水現(xiàn)象,為了防止冷卻水系統(tǒng)漏水對機房產(chǎn)生的破壞,冷卻水管路途經(jīng)機房區(qū)域全部設(shè)有高100mm的擋水圍堰,并在機房內(nèi)墻與外墻間靠近精密空調(diào)器的位置設(shè)排水地漏,同時在空調(diào)器擋水墻前端安裝漏水報警系統(tǒng)。由于數(shù)據(jù)機房內(nèi)采用的是氣體滅火系統(tǒng),因此還需要設(shè)計事后通風系統(tǒng);另外,進入數(shù)據(jù)機房的新風除了需要經(jīng)過冷卻減焓、減濕處理,還需要經(jīng)過中效過濾器過濾后再送入機房,以防止新風系統(tǒng)帶入的粉塵在機房內(nèi)產(chǎn)生靜電作用。

4 運行效果

本工程2009年竣工后,運行效果良好,室內(nèi)溫、濕度穩(wěn)定,設(shè)備調(diào)試運行無故障,但由于目前機房內(nèi)機柜數(shù)較少,還沒有達到設(shè)計負荷,因此空調(diào)系統(tǒng)僅開啟三套中的一套就能滿足室內(nèi)溫濕度的要求。機房單位面積空調(diào)設(shè)備負荷為1046W/m2,此數(shù)據(jù)偏大,這與業(yè)主提供的機柜數(shù)及發(fā)熱量偏大有一定關(guān)系。

5 經(jīng)驗總結(jié)

(1)數(shù)據(jù)機房內(nèi)主要空調(diào)冷負荷為機柜發(fā)熱,計算空調(diào)負荷時應向電氣專業(yè)和業(yè)主詳細了解機柜的數(shù)量和單個耗功率,以準確計算空調(diào)負荷,選擇合適的空調(diào)設(shè)備,避免設(shè)備選型偏大或偏小。

(2)精密空調(diào)系統(tǒng)采用空冷式冷卻器時,需要根據(jù)當?shù)叵募臼彝鉁囟刃：擞嬎阕畈焕闆r下精密空調(diào)器的制冷量,選擇合適的空冷式冷卻器以及精密空調(diào)器,以滿足使用要求。

(3)相比封閉式冷卻塔,空冷式冷卻器受室外干球溫度影響,冷卻效果較差,出冷卻器的水溫高于室外干球溫度,引起精密空調(diào)器效率下降較多,建議以封閉式冷卻塔代替空冷式冷卻器。

(4)機房空調(diào)系統(tǒng)送、回風系統(tǒng)應根據(jù)機房內(nèi)機柜擺放時的冷、熱通道進行布置,以使氣流組織最佳。

(5)送入機房的新風系統(tǒng)應經(jīng)過中效過濾器過濾后再送入機房,機房應設(shè)有事后排風系統(tǒng)和防漏水措施。

[1]周廣,陳居書,趙劍領(lǐng).機房專用空調(diào)與普通舒適性空調(diào)的比較[J].制冷,2008,27(3):78-81