某数据中心空调系统运行中存在的问题及解决方案.docx

摘要自2000年以来，互.联网大数据应运而生并逐渐成为经济发展的一大必备资源，衣食住行都离不开互.联网络。通过互联网大数据传播信息的即时性与准确性来满足办公、教学、娱乐等人类的各种需求。正因如此，“大数据"这个字眼逐渐在近几年火了起来，耳.联网的大数据运行基于数据库，互联网数据库发展的箝头越迅猛，大数据的庞大性就得以体现°存放大数据的计算机机房的稳定运行需要适宜的空气状态参数来保障，合适的温湿度参数由机房空调来实现。数据中心机房的稳定运行需要空调系统供冷的保障，而且这种需求是相当精密的，机房空调的运行需要极商的超定性，全年室内状态参数一定，不允许有任何波动出现影响数据中心的运行。由于数据中心机房耗电严至、散热量大的特点，使得其对空调的要求很高，机房运行时的室内参数全年一定，在规范中明确规定了温湿度的范围，所以，数据中心机房空调系统运行中存在的实际问题分析及探讨解决方案，运行设计一个合适的空气谢节控制系统是十分必要的。现代化社会的快速发展离不开互联网系统，而数据中心的节能高效运行正是互联网存在的前提。关键词：数据中心空调系统控制系统稳定运行AbstractSince2000.Intc11ctbigdatacameintobeingandgradua1.1.ybecomeaneccssar),resourceforeconomicdeve1.oP1.nenI.ThroughInternetbigdatadisseminationofin1.brma1.ioninstan1.anei1.yandaccuracytomeetoffice,teaching.entertainnen1.andotherhumanneeds.Becauseofthis,theword"bigdata"hasbeenonfireinrecentyears.The1.argedataoperationoftheInternetisbasedonthedatabase,thedeve1.opmentoftheInternetdatabaseisbecomingmoreandmorerapid.andthehugedatacanbecmbodicd.Thcstab1.eopc1111ionofthccomputerroomforstoring1.argedataneedsproperairconditionparameterstoensurethattheappropriatetemperatureandhumidityparametersarerea1.izedbytheair-conditionerofthecomputerroom.Thestab1.eoperationof(hedatacentermachineroomneeds(heguaranteeofthecoo1.ingoftheairconditioningsystem,andthisdemandisquiteprecise.TheoperationoftheairconditionerinthemachineroomneedsVeryhighStabi1.ity1T1.ieparametersoftheindoorconditioninthewho1.eyearwi1.1.nota1.1.owanyf1.uctuationtoaffecttheoperationofthedatacenter.Becausethepowerconsumptionofthedatacentermachineroomisseriousandtheheatdissipationis1.argc.thcrequirementoftheairconditioningisvcrj,high.Thcindoorparametersoftheengineroomruna1.1.theyear,therangeoftemperatureandhumidityisc1.eaiydefinedinthestandard.So,theactua1.prob1.emsintheoperationoftheairconditioningsysteminthedatacentermachineroomareana1.yzedandtheso1.utionsarediscussedandtheoperationdesignisdesigned.Asuitab1.eairconditioningcontro1.systemisverynecessary.Therapiddeve1.opmentofmodemsocietyisinseparab1.efromtheInternetsystem.andtheenergy-efficientoperationofdatacentersis(hepremiseof(heexistenceoftheInternet.第1章绪论自2000年以来，互联网大数据应运而生并逐渐成为经济发展的一大必备资源,衣食住行都离不开互联网络。通过互联网大数据传播信息的即时性与准确性来满足办公、教学、娱乐等人类的各种需求。正因如I此，"大数据”这个字眼逐渐在近几年火了起来，互联网的大数据运行基于数据库,互联网数据库发展的势头越迅猛，大数据的庞大性就得以体现。存放大数据的计算机机房的稳定运行需要适宜的空气状态参数来保障，合适的温湿度参数由机房空调来实现。数据中心机房的稳定运行需要空调系统供冷的保障，而且这种需求是相当精密的，机房空调的运行需要极高的稳定性，全年室内状态参数一定，不允许有任何波动出现影响数据中心的运行。由于数据中心机房耗电严重、散热量大的特点，使得其对空调的要求很高，机房运行时的室内参数全年一定，在规范中明确规定了温湿度的范隹I，所以，数据中心机房空调系统运行中存在的实际问题分析及探讨解决方案，运行设计一个合适的空气调节控制系统是卜分必要的。现代化社会的快速发展离不开互联网系统，而数据中心的节能高效运行正是互联网存在的前提.第2章数据中心空调系统的概述2.1数据中心对空调系统安全要求数据中心空调负荷较大，一旦制冷系统出现故障，IT设备般热量无法及时消除，机房温度很快超过IT设备J.商对机房环境温度的要求，可能会导致宕机或者IT设备损坏,因此设计须避免空调制冷系统的单点故障，保证系统7*24h不间断供冷，并且能在线维护。空调采用温湿度独立控制空调系统。制冷机按N+1设置备用，同时蓄冷罐作为应急备用冷源，保证系统断电时不间断供冷。其次管路方面：冷源侧及末端均采用环路设计，保证系统不间断运行。2.2数据中心节能要求新建数据中心在逐步降低PUE值。为了评价数据中心的能源效率，行业中采用PUE值进行考核，规定PUE=数据中心总设备能耗/TT设备能耗：显然PUE越接近1,表明能效水平越好。本数据中心空调系统，节能设计体现在以下四个方面：首先冷源方面：提高冷冻水出水温度及采用变速驱动的离心机有效提高其涉负荷及部分负荷的性能系数；其次；冬季采用免费供冷(FreeCoOHng)技术：笫三数据机房采用温湿度独立处理的空调系统；第四数据机房服务器采用封闭冷通道的冷却方式、避免冷风和热风的混合，从而提高末端冷却的效率.2.3空调负荷及室内参数机房内空调负荷：主要有围护结构、人员、灯光、新风、IT设备负荷等。湿负荷主要为：工作人员进入机房及新风机故障导致新风未经处理而引入机房的偶然性湿负荷。负荷特点：新风量小、显热负荷大、湿负荷很小、空调送风量大、空调系统全年制冷运行，IT设备负荷占比重最大。本项目数据中心IT设备散热量为13860kW.UPS间散热量为1480kW.空调冷负荷为17360kW。2. 4空调系统2. 4.1空调冷源冷源选用6台离心式冷水机组(5用1番)单台机组制冷齐：3825kW,冷却水进出制冷机温度32/37T,冷冻水供回水温度为12/18C;单台机组的制冷量调节范围15%100%.主要用来消除机房内的显热负荷。新风机组冷源采用3台制冷量为693kW风冷热泵机组（2用1备）。热泵机组夏季冷冻水供回水温度为7/12C。主要作为辅助区空调及新风机的冷3. 4.2应急冷源蓄冷罐作为应急冷源能保证在最大负荷下持续供冷15分钟的蓄冷量。当双路市电断电，柴油发电机启动至冷机正常运行这段时间，蓄冷罐放冷。向末端空调连续供冷（二次泵由UPS供电）。蓄冷罐平时蓄冷，蓄冷完成后关闭相应的阀门.蓄冷罐液面高度高于本数据中心最高冷冻水管3m以上，并设置检修孔和直通大气的通气孔。蓄冷樽储水温度12C。4. 4.3空调水系统空阔水系统采用二级泵变流量系统，-级泵与制冷机对应配宜，二级泵变流量运行。数据中心空调要保证在线维护的需要，因此冷冻水系统采用环路布置当系统检测维修空调设备或阀门突发故障时，能及时关断故障设备两侧的阀门,检修或更换故障设备，同时保证除关断阀门管路之外的空调系统设备的正常运行.末端空调每层空调水路设置为同程环路，以便于空调系统水力平衡及在线维护。5. 4.5温湿度独立控制的空调方式通常机房内部的海度主要由新风控制，新风机组采用7C冷冻水。机房内部湿度是依据露点温度控制。夏季新风以室内露点温度送入室内，冬季新风过滤后处理到不低于室内露点温度送入室内。并设置转轮除湿机作为备用，保证除湿后温度能降低到机房内的温度。精密空调使用冷冻水供回水温度为12/18C承担机房显热负荷（桧定状态室内露点温度为12C）。机房每个模块内设置2台湿膜加湿器，当机房内部湿度低于相对湿度10$（对应于18C状态点）启动加湿器。6. 4.5冷源节能设计在其他参数不变的情况下冷水机组效率对冷冻水出水温度变化比较敏感而对冷冻水温差变化不敏感。因此提高制冷机冷冻水出水温度使制冷机的COP提高约1025%由于数据中心使用率波动，数据中心多数情况下处于部分负荷状态运行。变速驱动的冷水机组在部分负荷下的性能系数远高于定速驶动的冷水机组“因此选用变领离心机能使系统能耗降低1030%。7. 4.6免费冷却技术应用当冷却塔出水温度低于I（TC（对应湿球温度约在6C左右）时可以不开制冷而直接采用冷却塔供冷：而当出水温度高于】（TC时且不超过16'C（对应湿球温度12C左右）时，可以采用部分自然冷却的措施：当出水温度高于16C时应完全采用制冷机供冷。上海地区日平均温度在5七左右的时间大约有3个月，其中冷却水出水温度低于IOC以下的时间累计约2个月，最高出水温度大于IOc而小于16C的时间超过1个月，因此约有2个月时间可以使用完全自然冷却，1个月时间可以部分使用自然冷却。根据室外环境温度的变化制冷站分为制冷模式、预冷模式、节能模式（自然冷却）。制冷模式由冷水机组供冷，制冷机工作，板换不工作：冷冻水流不经过板换直接被旁通之后进入制冷机。预冷模式是制冷机与板换同时工作，冷水先进入板换预冷后再进制冷机“节能模式（冷却塔供冷模式）是当室外温度降到预设温度时，完全由冷却塔通过板换向接向末端空调供冷。2. 4.7封闭冷通道机房采用冷热通道隔离的气流组织：冷通道两端用玻璃双开门封闭，通道上方用顶板封闭，由此形成相对封闭的通道空间，防止冷热风混合，大大提高冷热空气的利用率，提高末端精密空调的制冷效率。数据机房树护结构设计时除了考虑保温之外还需要考虑隔离、隔汽和密封性能。为了安全和保证机房的恒温恒湿环境，机房设置独立空间有独立的内隔墙，与室外空气隔两道墙体，因此隔汽和密封性能都比较好。2. 5空调控制系统冷冻站的控制：冷水机组的自动控制除了保证冷冻水的供水温度外，还根据冷负荷变化自动调节冷水机组、冷冻泵、冷却水泵和冷却塔的运行参数、自动显示冷水机组的各种参数及故障报警信号。冷却塔对进出水温度进行控制，冷冻水二次泵根据末端压差信号进行变频控制。蓄冷城的落冷、供冷及联合供冷工况下的阀门切换控制。冷冻水管路系统控制：环路中某段阀门能及时切断，同