最標準｜數(shù)據(jù)中心空氣調節(jié)與氣流組織（二）

yi321yi 2018-09-06

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三,、氣流組織

1、主機房的空調系統(tǒng)形式和氣流組織應滿足房間內所有設備的散熱要求,，可通過氣流組織模擬進行方案比選,。

條文說明：為電子信息設備提供冷卻的空調形式和氣流組織有多種樣式,，包括房間級空調下送上回方式、彌漫送風吊頂回風方式,，近端冷卻的水平送風方式,，頂置或底置空調方式等。（某些高密度服務器還會采用液冷服務器,，液冷服務器的空調系統(tǒng)不在本標準的使用范圍內,。）

空調和氣流組織是否滿足冷卻的要求，需要仔細評判,，復雜場景可以通過氣流組織模擬,，包括專業(yè)的CFD軟件進行提前預判。決策前應對可行方案進行對比分析,，綜合評判，可以擇出更節(jié)能更經濟或對管理更有利的技術方案,。

2,、主機房需要的操作層高度，除應滿足機柜高度,、管線安裝,、建筑條件等因素外，還應滿足氣流組織的需要,。

條文說明：“數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范”GB50174中規(guī)定,，新建數(shù)據(jù)中心時，主機房凈高不宜小于3.0m,。當利用已有建筑改建數(shù)據(jù)中心時,，由于某些建筑層高較低，主機房凈高可適量降低,，但不應小于2.6m,。

采用上（下）送（回）風的氣流組織也需要一定高度，此時主機房的高度,，除需要滿足上述操作層要求外,，還應與空調的氣流組織相結合，確保技術經濟合理,。

3,、主機房機架內、相鄰機架內的電子信息設備氣流方向宜保持一致,，機架宜按冷熱通道分離的方式布置,，冷熱通道宜采用封閉措施。

條文說明：機柜采用面對面,，背對背的冷熱通道分離的布置方式,，是一種簡單易行的節(jié)能手段，應該采用。如果冷/熱通道能夠封閉,，可以有效提升送回風溫差,，將更有利于提高冷風的利用率，也要盡可能使用,。對于未做冷熱通道封閉的機房,，也可以通過隔簾等方案進行加強冷熱通道的隔離改造。

隔離冷熱氣流的措施有：

（1）熱通道封閉,；

（2）冷通道封閉,；

（3）冷通道封閉于機柜內，房間回風,；

（4）房間送風,，熱通道封閉于機柜內（如煙囪機柜）,；

（5）冷熱通道都封閉,如倉儲式微模塊,。

4,、機架采用前進后出的氣流方向時，機架門宜為可拆卸型,，電子信息設備未安裝時，機柜門宜采用實體門,；電子信息設備開通運行后,，應采用通風門,。

5,、機房設置冷熱通道隔離時，機架排列宜保持連續(xù)不間斷,，無法連續(xù)時,，可采用插滿盲板的空機架或在機架間安裝固定隔板等方式進行補位,。

條文說明：在熱通道和冷通道環(huán)境中,，通道內的任何開口都會降低冷,、熱空氣的隔離程度，機架不間斷排列可以有效防止氣流旁通,；在無法做到機架排列連續(xù)不間斷時，例如地板下送風時,，柱子周邊不宜布置機柜，此時可采用插滿盲板的空機架補位或在機架間安裝固定隔板等方式,。

6,、機房設置冷熱通道隔離時,，冷熱通道之間應避免孔洞縫隙，確實需要管線穿越處應設置毛刷或其他封堵方式。

條文說明：減少冷熱氣流的混合，可以降低空調系統(tǒng)能耗。機架可能漏風的位置包括：未安裝服務器的機架空位,，機架底部的地板開孔,，兩側的縫隙,，機架頂部和底部設備之間或機架周邊安裝導軌之間等,。封堵方式包括機架空位安裝盲板,、非使用機柜設置實體門,、安裝孔洞毛刷（漏風封堵器）或蓋板等,。

7,、設置冷熱通道隔離時,，不應影響消防系統(tǒng)的滅火效果及人員的安全疏散。

條文說明：主機房封閉冷通道或熱通道時，有可能會阻礙滅火劑進入封閉通道,，必須采取有效措施確保消防措施的滅火效果,。在保證滅火的同時,，消防時采取的措施不應妨礙人員安全疏散,。

8、主機房采用地板下送風時,，應符合下列規(guī)定：

（1）為電子信息設備提供空調送風的開孔地板應布置在冷通道,，沒有安裝機架或暫時沒有運行的機架前,，地板應為無孔型,，也可采用具有開啟/關閉功能的開孔地板,；

（2）開孔地板和回風口宜采用有效通風面積大、風量可調節(jié)的地板或風口；

（3）地板下的通風空間不宜存在氣流障礙物。確實需要安裝管線或其他障礙物時,，宜通過氣流模擬,，確保不會影響機架的散熱。

條文說明：（2）主機房利用高架地板上的開孔地板送風，利用吊頂天花板上的回風百葉將熱空氣從設備排走的做法是比較常見的,，適當加大開孔地板或者吊頂回風百葉的有效通風面積,，可以減少氣流循環(huán)的阻力，降低風機能耗,。提高開孔地板的有效通風面積還需要考慮對地板強度的影響,。對于沒有安裝或安裝較少電子信息設備的機架，為其服務的開孔地板或回風百葉應可關閉或調節(jié)風量,，防止氣流短路,。

（3）活動地板下的障礙物會阻礙氣流，產生湍流,，增加阻力和增加送風能耗。應盡量避免或減少送風路徑上的布線,、電纜橋架和其他結構等障礙物的，或者采用電纜上走線的方式以降低地板下障礙物對氣流的影響。

9,、技術經濟合理且滿足電子信息設備對運行環(huán)境的要求時,，空調系統(tǒng)宜加大送回風溫差，主機房宜設置送/回風靜壓箱,。

條文說明：在滿足電子信息設備運行的情況下,，提高送回風溫差,，可以減少循環(huán)風量，降低風機能耗,，有利于節(jié)能,。數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范GB50174中推薦的送回風溫差為8-15℃，選擇冷卻系統(tǒng)時,，應盡可能取其上限。但需要電子信息設備的支持，此外還需要采取更有利的冷熱空氣隔離的措施,，才能保證大溫差的實現(xiàn),。

設置送/回風靜壓箱，可減少冷熱氣流的混合,，降低風阻,，提高供冷效率,，降低能耗。

四,、空調系統(tǒng)

1、數(shù)據(jù)中心空調系統(tǒng)應滿足電子信息設備對運行環(huán)境的要求，同時兼顧運維管理的需要。

2,、數(shù)據(jù)中心空調系統(tǒng)可采用多種空調形式相結合的方案。同一類空調宜采用規(guī)格型號相同的機型,。

條文說明：數(shù)據(jù)中心的空調系統(tǒng)需要滿足電子信息設備的散熱要求,，保證可靠性，同時還要兼顧節(jié)能,。有時需要多種方案結合使用，如冷凍水和水冷直膨機房空調結合的雙冷源方式，風側自然冷卻和風冷直膨機房空調聯(lián)合使用等,。

數(shù)據(jù)中心采用的空調設備數(shù)量較多,，設計選型時宜減少規(guī)格型號，方便以后的維修和備件管理,。

3,、滿足電子信息設備對運行環(huán)境的要求且技術經濟合理時，數(shù)據(jù)中心空調系統(tǒng)宜采用自然冷卻技術,。

條文說明：采用自然冷卻技術,，可以降低空調系統(tǒng)的機械制冷能耗，具體采用何種自然冷卻裝置,，該如何將自然冷卻裝置與制冷設備搭配使用,，需要根據(jù)數(shù)據(jù)中心建設地點的氣象參數(shù)、空氣質量,、資源情況,、初投資及運行費等因素綜合分析，技術經濟合理時,，應充分利用,。

自然冷卻技術包括風側自然冷卻和水側自然冷卻，還可以采用冷媒側的自然冷卻,。

風側自然冷卻包括直接風側自然冷卻和間接風側自然冷卻,。

（1）直接風側自然冷卻就是利用室外空氣作為介質，冷卻主機房內的電子信息設備,。在氣象條件允許時,，可以回收利用部分回風，并與新風混合,，控制送風的溫度和濕度,。為保證直接風側自然冷卻裝置能夠有效地工作，電子信息設備很可能會暴露在一個大的濕度范圍區(qū)間內,。濕度上限的設定值直接決定了自然冷卻運行時間的長短,，也就直接影響到了節(jié)能的效果。

（2）間接風側自然冷卻是把室內循環(huán)風與室外新風,，通過風/風熱交換器進行熱交換,，將回風的熱量釋放到大氣中。這一變化也可以通過一個熱轉輪來實現(xiàn),，此時,，該系統(tǒng)為準間接風側自然冷卻系統(tǒng)。

與直接風側自然冷卻相比,，采用間接風側自然冷卻,，并未引入室外新風,，因此室外空氣品質的要求會降低。此外,，采用間接風側自然冷卻,，電子信息設備運行的濕度控制更易實現(xiàn)。

水側自然冷卻技術主要體現(xiàn)在冷水的制備上,。具體內容可見冷源相關章節(jié)

冷媒自然冷卻技術主要是利用室外冷空氣,，通過冷媒泵等設施實現(xiàn)供冷，以替代或減少壓縮機的功耗,。

4,、采用風側自然冷卻系統(tǒng)的主機房和供配電房間，應符合下列規(guī)定：

（1）采用風側自然冷卻的空調系統(tǒng),，宜對送風的溫度,、濕度、含塵量進行自動控制,。室外空氣質量不滿足電子信息設備要求時,，宜采用間接風側自然冷卻的空調形式。

（2）極端氣象或某些特定條件下,，采用風側自然冷卻設施不經濟,、不合理或無法滿足使用要求時，應設置機械制冷設施進行補充,。

（3）風側自然冷卻裝置宜根據(jù)當?shù)貧庀髼l件,、水資源情況、數(shù)據(jù)中心建筑條件等,，與蒸發(fā)冷卻技術結合使用,。

（4）冬季需要運行的設備及有凍結風險的水管和閥門應有防凍設施。

（5）應避免空調送風,、排風之間發(fā)生氣流短路,。

條文說明：（1）采用直接風側自然冷卻的空調系統(tǒng)，應監(jiān)控室外空氣的濕度,、顆粒度等參數(shù),，以免主機房的環(huán)境無法滿足使用要求。濕度和顆粒度應為自動化控制,，避免人工干預不及時,、不準確。

采用直接風側自然冷卻的系統(tǒng)還應特別注意對室外空氣質量的監(jiān)測和過濾,。某些電子信息設備在硫等污染氣體含量較高的環(huán)境下運行,，電路板和部分元器件會因氣體腐蝕而失效，使硬件故障率上升,，影響電子信息設備的使用壽命,。沿海地區(qū)的數(shù)據(jù)中心,，空氣中的鹽霧也會對某些電子信息設備產生腐蝕。因此,，應該加強對數(shù)據(jù)中心氣體污染物的了解,、監(jiān)測和相應處理。

對于新建的數(shù)據(jù)中心,，應依據(jù)實際情況決定是否需要采取降低數(shù)據(jù)中心空氣中污染物濃度的措施，如設計安裝氣相過濾器等,。此外,，數(shù)據(jù)中心新風進口的位置以及人員出入等因素也會影響數(shù)據(jù)中心的空氣質量，可在設計中統(tǒng)籌考慮,。此外,，室外空氣還有可能出現(xiàn)暫時的污染濃度較高，如外部火災,，在此期間,，也不應繼續(xù)使用直接風側自然冷卻裝置。

（3）風側自然冷卻與蒸發(fā)冷卻結合使用,，通?？裳娱L自然冷卻時間，提高冷卻效率,，有利于空調系統(tǒng)節(jié)能,。但蒸發(fā)冷卻需要消耗水，方能達到對空氣降溫的目的,，對水資源不充足,、供水可靠性差的地區(qū)，則應通過技術經濟比較確定,。水資源嚴重匱乏的地區(qū)則不適合使用蒸發(fā)冷卻技術,。

5、數(shù)據(jù)中心采用冷凍水型機房空調時,，宜采用送風溫度控制,，機房空調應運行在露點溫度之上。

條文說明：送風溫度控制,，并始終運行在露點溫度之上,，是為了避免空調出現(xiàn)非工藝需求的除濕過程，保證機房空調的節(jié)能運行,。

電子信息設備進風區(qū)域的環(huán)境參數(shù)有時并不等同于空調的送風溫度,，當采用列間空調、水冷背板等近端冷卻設備時電子信息設備進風區(qū)域的環(huán)境參數(shù)和空調送風基本一致,。當采用房間級空調時,，電子信息設備進風區(qū)域的溫度往往會比空調的送風溫高2~3℃（取決于活動地板或風管的漏風率,、送風方式、送風管路的阻力等）,，設計上應該有所區(qū)別,。

6、數(shù)據(jù)中心采用風冷直膨機房空調時,，在滿足電子信息設備的散熱要求的前提下,，宜提高蒸發(fā)溫度，宜采用變容量機組,。

條文說明：直接膨脹式空調系統(tǒng)各臺機組相對獨立,，操作維護都比較簡單，如果能夠采取有效措施,，也能達到節(jié)能的目的,。例如電子膨脹閥（EEVs）往往比熱力膨脹閥（TEVs）的可控性更好，并允許更高的蒸發(fā)器溫度,。還有變頻壓縮機對低負荷的節(jié)能運行也很有效,。

7、數(shù)據(jù)中心采用風冷直膨機房空調時,，室內,、外機的安裝空間、室內機與室外機之間的最大管長和最大高差,，均應符合產品的技術規(guī)范,，同時兼顧能效比。

條文說明：室內外機之間以及室內機組之間的最大管長與最大高差是精密空調系統(tǒng)最重要的性能參數(shù),，應完全滿足產品要求,。另外，室內機與室外機的距離過遠時,，會增加冷媒傳輸距離和阻力,，增加了壓縮機負荷，不利于節(jié)能,。盡管某些產品的技術參數(shù)可以承受更寬泛的工作范圍,，但站在節(jié)能角度，還是提倡設計者在有條件時采用更節(jié)能的空調方式,。

8,、數(shù)據(jù)中心采用風冷直膨機房空調時，空調室外機設置應符合下列規(guī)定：

（1）應確保進風,、排風通暢,，在排出空氣與吸入空氣之間不發(fā)生明顯的氣流短路，避免發(fā)生熱島效應,；

（2）應避免污濁氣流的影響,；

（3）噪聲和排熱應滿足周圍環(huán)境需求,；

（4）室外機的維護和更換應便利。

條文說明：風冷直膨機房空調的能耗與空調室外機的散熱條件有關,，機組布置時應保證室外機進,、排風的通暢，防止進,、排風短路,，保證充分散熱。

室外機數(shù)量較多時,，可對室外機的部署條件進行氣流組織模擬,，避免熱島效應。

室外機還應避免含有熱量,、油污微粒等排放氣體的影響，如廚房油煙排風,、其它空調室外機等,。

9、數(shù)據(jù)中心空調設施宜靠近發(fā)熱設備,，技術經濟合理時,，宜采用近端制冷的冷卻設施。近端制冷設施設置應滿足電子信息設備的運行維護要求,。

條文說明：近端制冷的空調設施包括行級空調,，頂/底置空調、背板空調等,，由于靠近熱源,，縮短了送風距離，與房間級空調相比更加有利于節(jié)能,。但近端制冷設備安裝,、維護時需進入電子信息設備區(qū)操作，維護管理對此有要求的機房需慎用,。

10,、空調設備的風機宜設置有效控制，確保輸送的冷風量宜略大于電子信息設備的需求,，避免風量過大,。機房空調宜采用變風量風機，低負荷時可通過調節(jié)風量,，降低能耗,。

條文說明：空調風量過大，會導致氣流短路,，提高送風能耗,，降低空調效率,，不利于節(jié)能，通?？照{機組的送風量應略大于電子信息設備的空氣需求量（不超過10%）,。在氣流遏制系統(tǒng)中，應確保冷氣流相對于熱氣流有一個微正壓（通常為5-10Pa）,，可以避免熱氣流回流,。

許多舊式機房空調機組采用的是定速風機，定速風機耗電量大,，并難以實現(xiàn)對機房溫度的控制,。當供冷系統(tǒng)具有較高的冗余水平、設備利用率較低或電子信息設備電力負荷變化率較高時,，采用變風量風機更為高效,。

11、設有空調的供配電房間,，空調設施的冗余應于電氣系統(tǒng)的可靠性要求保持一致,。

條文說明：支持電子信息設備運行的供配電系統(tǒng)設有冗余時，空調設施也應設有冗余,。

12,、主機房內空調系統(tǒng)用循環(huán)機組宜設置初效過濾器或中效過濾器。新風系統(tǒng)或全空氣系統(tǒng)應設置初效過濾器或中效過濾器,，也可設置亞高效空氣過濾器和化學過濾裝置,。

本條將空調系統(tǒng)的空氣過濾要求分成兩部分，主機房內空調系統(tǒng)的循環(huán)機組（或機房空調的室內機）宜設初效過濾器,，有條件時可以增加中效過濾器,，而新風系統(tǒng)應設初、中效過濾器,，環(huán)境條件不好時,，可以增加亞高效過濾器和化學過濾裝置。

水冷背板或頂置盤管等空調設備,，無法配置空氣過濾器時,，需要其他設施對室內空氣進行過濾處理。

13,、數(shù)據(jù)中心的濕度宜采用專用設備控制,，并宜采用溫濕度獨立控制的策略。

條文說明：溫,、濕度獨立控制更有利于節(jié)約能耗,；機房空調通常只需要處理顯熱，不需要處理潛熱；濕度控制由加濕器,、除濕機或帶有除濕或加濕功能的新風機組負責,。

14、主機房新風系統(tǒng)應符合下列規(guī)定：

（1）集中新風系統(tǒng)應根據(jù)建筑形式,、分期計劃,、負荷變化等條件進行劃分。

（2）新風系統(tǒng)宜承擔空調區(qū)的全部除濕負荷,，其處理方式應根據(jù)室外計算溫度和送風狀態(tài)點要求,，技術經濟比較后確定；新風機組選型條件可按極端氣象參數(shù),。

（3）承擔除濕功能的新風系統(tǒng),，每個新風區(qū)宜設置不少于兩套新風機組，單臺機組維護時,，其余機組承擔70%以上的負荷,。

（4）室外空氣質量不滿足電子信息設備要求時，新風系統(tǒng)應增加相應的處理措施,。

（5）新風系統(tǒng)的風機宜采用變風量的調節(jié)方式,。

（6）集中處理的新風應采取有效措施，確保房間送風口表面不會結露,，送風口宜位于機房空調回風區(qū)。

條文說明：（1）數(shù)據(jù)中心機房往往隨業(yè)務增長,，分期啟用,，不同期啟用的機房不宜劃入一個新風系統(tǒng)。

（2）數(shù)據(jù)中心濕度控制由新風系統(tǒng)承擔,，有利于機房空調采用更高的送風溫度,，節(jié)約更多的能耗。機房濕度控制可在新風機內設置除濕功能段并在室內另設加濕設備,。

（3）數(shù)據(jù)中心的新風中斷不會導致電子信息設備馬上發(fā)生故障,，沒有冗余也不會降低數(shù)據(jù)中心的性能要求。但長期處于濕度失控的機房,，對電子信息設備的故障率,、性能、壽命等會造成不利影響,。因此規(guī)定承擔除濕功能的新風系統(tǒng),，不宜只設一套，單臺機組需要維護時,，新風供應也以不中斷為佳,。

15、新風進風口的設置應符合下列規(guī)定：

（1）進風口位置應設在空氣較清潔的地點,，進風口面積應滿足最大新風量需求,；

（2）應避免進風,、排風短路；

（3）寒冷和嚴寒地區(qū),，進風口處應設置防凍保溫措施,。

條文說明：（1）新風口設置在清潔處，可以減少過濾器的負擔,，此外還能避免空氣污染物對電子信息設備的影響,。

（3）為了防止冬季冷空氣侵入，引發(fā)凍結風險,，寒冷和嚴寒地區(qū)要求設置防凍保溫措施,，例如裝設能嚴密關閉的保溫閥門等。

三,、管道敷設

1,、數(shù)據(jù)中心的空調水管不應穿越與之無關的主機房或供配電房間，檢修口不應設在主機房或供配電房間內,。

2,、采用雙套管路的空調系統(tǒng)，除使用房間外,，管道宜布置在不同的物理空間內,。

條文說明：采用雙套管路的空調系統(tǒng)，往往對可靠性要求較高,。布置在不同的物理空間內,，可以防止單一故障同時影響兩套系統(tǒng)，從而增加可靠性,。

3,、主機房和供配電房間內的空調水管宜采用無縫鋼管，焊接連接,。閥門宜采用法蘭或支耳連接,。

條文說明：機房內空調水管一旦泄漏，或液滴隨空調送風進入機房,，就有可能會對正在運行的電子信息設備造成不利影響,，甚至宕機。為了降低機房內發(fā)生水患的概率,，建議從管材,、閥門、防結露措施等多方面予以防范,。