韓艷平 大慶油田設(shè)計院

油田云計算機房暖通系統(tǒng)的設(shè)置

韓艷平 大慶油田設(shè)計院

為有效解決信息資源利用率和共享問題，大慶油田某研究院計劃建設(shè)云計算機房，機房總面積約3 200 m2，計劃擺放機柜520個，附屬房間包括辦公室、通風(fēng)機房、冷凍水機房、消防設(shè)施間等，空調(diào)負(fù)荷預(yù)計將達(dá)到1 800 kW。方案采用地板下送風(fēng)，吊頂回風(fēng)的形式。有資料表明，電子信息系統(tǒng)機房內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的用電量約占機房總用電量的20%～30%，因此空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施是機房節(jié)能中的重要環(huán)節(jié)，鑒于大慶屬嚴(yán)寒地區(qū)，機房空調(diào)全年運行中利用自然冷卻時間較長，采用風(fēng)冷冷水機組可大幅提高機房的PUE值，節(jié)能效果顯著。方案中將環(huán)狀管網(wǎng)和枝狀管網(wǎng)兩種走線方式作為備選，并將加濕段分設(shè)于各室內(nèi)機內(nèi)。

云計算；機房；恒溫恒濕；回風(fēng)設(shè)置；冷源設(shè)置

近年來，隨著油田基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，云計算技術(shù)迅猛發(fā)展。同時，建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心的理念和節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用也逐漸普及。數(shù)據(jù)中心機房的建設(shè)，往往需借鑒國際、國內(nèi)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的實踐，結(jié)合油田信息系統(tǒng)現(xiàn)狀和未來需求，采用先進成熟的技術(shù)，才能保證云計算機房達(dá)到穩(wěn)定、高效的使用效果。

2014年，為有效解決信息資源利用率和共享問題，大慶某研究院計劃建設(shè)云計算機房，機房總面積約3 200 m2，計劃擺放機柜520個，附屬房間包括辦公室、通風(fēng)機房、冷凍水機房、消防設(shè)施間等，空調(diào)負(fù)荷預(yù)計將達(dá)到1 800 kW。

在使用方的組織下，為解決設(shè)計中的一些關(guān)鍵問題（如送回風(fēng)型式、冷熱源設(shè)置型式、冷凍水設(shè)置型式、空調(diào)機房設(shè)置型式等），2014年10月，對新近建設(shè)的中興能源馬駒橋項目機房、中國石油數(shù)據(jù)中心機房、中國石油昌平數(shù)據(jù)中心機房空調(diào)的使用案例進行了考察，并將空調(diào)設(shè)計中的要點情況進行總結(jié)，如表1所示。

通過現(xiàn)場調(diào)研，結(jié)合使用方意見，對要點問題的分析如下。

表1 項目設(shè)計要點

1 送、回風(fēng)設(shè)置

調(diào)研中3個項目機房均采用了地板下送風(fēng)的型式，相比傳統(tǒng)的上送風(fēng)，地板下送風(fēng)系統(tǒng)使用較高的送風(fēng)溫度。有關(guān)研究表明，在達(dá)到相同的工作區(qū)溫濕度環(huán)境時，地板送風(fēng)系統(tǒng)比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度高約4℃，允許在空氣較為干燥的季節(jié)，采用較高的盤管冷卻溫度和蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度，提高了冷水機組的COP。由于地板下送風(fēng)橫截面較大，所以壓力損失較小，從而減小了空氣輸送動力，減少了風(fēng)機能耗，對于恒溫恒濕機房的設(shè)計，地板下送風(fēng)已成為主流的氣流組織型式。

調(diào)研項目中回風(fēng)型式有兩種：①風(fēng)口側(cè)裝，氣流由機柜上方無組織自然回流；②吊頂回風(fēng)，回風(fēng)口于機柜間吊頂上布置，氣流有組織回流。兩種方式優(yōu)劣詳見表2。

綜上，我方在云計算中心機房中采用了地板下送風(fēng)，吊頂回風(fēng)的形式。

表2 回風(fēng)型式優(yōu)劣對比

2 冷源設(shè)置型式

調(diào)研中3個項目機房的冷源采用了兩種型式，即直接蒸發(fā)風(fēng)冷模塊機和風(fēng)冷冷水機組。兩種方式優(yōu)劣詳見表3。

表3 冷源型式優(yōu)劣對比

有資料表明，電子信息系統(tǒng)機房內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的用電量約占機房總用電量的20%～30%，因此空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施是機房節(jié)能中的重要環(huán)節(jié)，鑒于大慶屬嚴(yán)寒地區(qū)，機房空調(diào)全年運行中利用自然冷卻時間較長，采用風(fēng)冷冷水機組可大幅提高機房的PUE值，節(jié)能效果顯著。

結(jié)合本項目需要，在工程方案中采用了風(fēng)冷冷水機組。

3 冷凍水設(shè)置型式

調(diào)研中采用風(fēng)冷冷水機組的項目，冷凍水系統(tǒng)有兩種型式，即環(huán)狀管網(wǎng)和枝狀管網(wǎng)。兩種方式優(yōu)劣詳見表4。

表4 冷凍水管網(wǎng)型式優(yōu)劣對比

綜上，在方案中采用了以下折中的辦法：室內(nèi)管線做枝狀管網(wǎng)，將有凍脹危險的室外管網(wǎng)做成環(huán)狀，并用閥門分段，保證任一管段檢修，系統(tǒng)不停機；同時，為了把管線凍脹的可能性降到最低，總管壁厚加厚，保溫加強，伴熱電源接入UPS；同時建議在施工階段控制質(zhì)量，如：可對室外環(huán)狀管網(wǎng)焊縫進行100%超聲波探傷。

關(guān)于冷凍水管線的設(shè)置位置，調(diào)研項目中冷凍水的走線均采用了吊頂走線，其特點是管線運行環(huán)境相對干燥，不易腐蝕，管線檢修只需打開吊頂即可，缺點是占用房間吊頂空間（本工程中管線占用高度400 mm）。

如采用地溝走線，則需單獨設(shè)置排水地溝（本工程中，冷凍水管線所占用的地溝凈尺寸約為1 200 mm×600 mm，且地溝頂面與機房地板下空間底面相平，此地溝也可防止其他意外的漏水事故），管線運行環(huán)境相對潮濕、檢修時需打開活動地板（或活動蓋板，依地溝設(shè)置位置不同而不同），優(yōu)點是管線走線順暢，不占用吊頂空間。

方案中兩種走線方式均作為備選。

4 空調(diào)機房設(shè)置型式

調(diào)研項目中，空調(diào)機房均為獨立設(shè)置，為機房空調(diào)的檢修、調(diào)試、管理創(chuàng)造了良好的條件。中國石油昌平數(shù)據(jù)中心的空調(diào)機房內(nèi)，加濕器為獨立設(shè)置，獨立設(shè)置與分段設(shè)置的優(yōu)缺點見表5。

表5 加濕器設(shè)置型式對比

綜上，項目最終選擇在方案中將加濕段分設(shè)于各室內(nèi)機內(nèi)。

5 結(jié)語

云計算中心機房是油田重要的基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)安全、節(jié)能及運行管理方便的機房是保障油田平穩(wěn)發(fā)展的一項重要舉措，設(shè)計人員必須運用所學(xué)專業(yè)知識，多采用新技術(shù)、多做分析、精打細(xì)算，方能做出好的設(shè)計。

（0459）5903107、54261853@qq.com

（欄目主持焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.5.023

韓艷平：工程師，2006年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑環(huán)境與設(shè)備專業(yè)，現(xiàn)于大慶油田工程有限公司從事暖通設(shè)計。