数据中心集中冷源空调系统设计综述
上海某银行数据处理中心空调系统设计介绍
单体 的 ４个 立面 均为整体 封 闭设计 ，且 各屋 面均 作为 “ 五立 面 ” 第 设计 ， 此 系统分 散 的形 式 难 以满 足 ）采 因 ，
用集中的空调冷源设备及专用设备机房 。相 比于风冷 独 立式 精 密空 调机 组 的 Ｎ Ｉ 用模 式 ， 中 的冷 源设 ＋备 集
置 ， 高 了整 个 系统 的效率 ， 时降低 了运 行 费用 ， 提 同 又 满 足 了建筑外 观 的要 求 ，且大 幅降 低 了整个 系统 的备
主
Ｂ
冷却塔 供冷板 式换 热器
压装 置
循环水量 ３０ ３ １ 组 ５ｍ／ ｈ １ 换热量 ４０ ｋ １５ Ｗ 冷 ３５Ｃ １．℃， ．￣／樨 Ｗ
冷主机
备 注
５ ３
于传统精密空调所采用的风冷形式 ，从而达到节能 的 效果 ， 节省 Ｅ常运行费用 ； ｔ 自带冷源采用系统冷源冷却 水系 统 的水 冷 却形式 ， 比于风 冷却 形式 ， 高 了运 行 相 提
效率 ， 避免 了风 冷外 观上 的影 响 。针 对 双冷 源形 式 也 的机 房精 密空 调机组 的 自带 冷源 运行 模 式 所需 冷却 水
共 二层 ， 功能 为 车库 、 备 机房 、 工 餐厅 、 设 员
员工 活动 中心等 ， 总建 筑 面积 为 １００ ０ ３ ０ ｍ ， ．
其 中数据处理后备中心面积约 ６０ ｍ 。本 ００
项 目因地 上单体 较多 、 数据处 理机 房冷 负荷
较大（ 显热负荷超过 ５０ ｍ ） ０Ｗ／。 等因素 ， 空调 系统 节能 和经济性 尤显 重要 。
工 程 设 计
上海某银行数据 处理 中心空调系统设 计介绍
张 明
（ 华东建筑设计研究院有 限公司 。 上海 ２ ０ ０ ０ ０ ２）
数据中心空调系统解析
数据中心空调系统解析数据中心空调系统解析数据中心空调系统中主要分为风冷直接蒸发式空调系统、水冷直接蒸发式空调系统、冷冻水空调系统、双冷源空调系统等空调系统。
以数据中心空调系统作为集中冷源的冷冻水系统，该系统与各自独立的直接蒸发式空调系统相比，制冷效率更高，设备更集中更少，运行更稳定，故障率和维护成本更低，国外众多大型数据中心普遍使用冷冻水空调系统。
阿尔西提出的数据中心自然冷却冷冻水系统，已通过国家专利审批。
它通过冷冻水循环管路的精心设计以及控制逻辑的优化，实现与机房内部空调气流组织的完美匹配，并且可以根据室内热负荷以及室外环境的变化，对冷冻水流量进行灵活的调节，将自然冷却的效益发挥到最大，始终使机组保持高效运行。
此套数据中心空调解决方案根据安装地区气候条件的不同，可以实现20%～50%的节能，使得运行费用大幅缩减，而为此增加的空调设备初投资，最多两年的时间就可以收回，而整个机组的使用寿命至少有10年。
冷冻水空调系统包括不含冷源的冷冻水型机组加冷水主机。
冷水主机分为普通冷水主机和自然冷却冷水主机。
普通冷水主机一般安装在建筑物的屋顶外部，它们专为室外安装设计，不需要增加任何针对恶劣天气的保护措施。
冷水机组按照不同冷凝方式可分为风冷和水冷两种，以风冷冷水主机为例，其工作原理是：携带室内热量的高温回水流入机组，进入壳管式蒸发器，被制冷剂盘管冷却，热量传递给制冷剂，由后者带到风冷冷凝器中，由风机驱动环境空气对其进行强制散热。
按经验来说，一套空调设备的平均制冷量为设计值的85%，剩下部分作为冷量备份。
自然冷却冷水主机的工作原理：当室外温度较低时，就可以利用冷空气冷却高温回水，不需要开启压缩机即可为空调室内机提供冷量，这种方法即为自然冷却方法。
利用自然冷却效应开发的冷水主机即为自然冷却冷水主机，它与普通冷水主机最大的区别在于它在冷凝盘管之前安装了自然冷却热交换盘管，旨在最先利用环境冷空气冷却盘管内的回水;另一个区别在于内部水循环系统的设计上，自然冷却循环利用三通调节阀将循环水路与自然冷却热交换盘管连接起来(如下图所示)。
IDC数据中心空调制冷
通电前检查
确认电源线路连接正确，无短 路或断路现象。
功能测试
分别测试空调的制冷、制热、 送风等功能，确保各项功能正 常运行。
验收记录
详细记录调试过程中的各项数 据和结果，作为验收依据。
04
空调系统运行维护与保养
定期检查项目清单
检查冷却水系统压 力、温度、流量等 参数
检查空气处理机组 过滤器清洁度，及 时更换
冷却塔/冷却水系统
用于冷却制冷主机产生的热量，通过水循环 将热量带走。
控制系统
监测室内环境参数和制冷系统运行状态，实 现自动调节和远程控制。
制冷方式分类与特点
风冷式制冷
通过空气冷却制冷主机，适用于小型数据中心或室外环境。 具有结构简单、维护方便等优点，但制冷效率相对较低。
水冷式制冷
通过水冷却制冷主机，适用于中大型数据中心。具有制冷效 率高、噪音低等优点，但需要配备冷却塔或冷却水系统。
将数据中心产生的余热回收利用， 用于供暖、热水等，提高能源利用 效率。
未来发展趋势预测
智能化发展
模块化设计
结合人工智能、大数据等技术，实现制冷系 统的自适应调节和智能运维。
制冷设备将趋向模块化设计，方便快速部署 和扩展。
高效能、低能耗
多元化能源利用
随着技术进步和环保要求提高，未来制冷系 统将更加高效、节能。
探讨智能化监控技术在提高空调系统性能、降低能耗等方面的应用前景和挑战。
06
空调制冷新技术发展趋势
新型制冷技术介绍及优缺点分析
自然冷却技术
利用自然环境条件（如低温空气 或水）进行数据中心的冷却。优 点是能效高、环保，缺点是受地
理位置和气候条件限制。
液冷技术
使用液体（如矿物油、氟化液等） 作为冷却介质，直接或间接与IT 设备接触，带走热量。优点是散 热效率高、噪音低，缺点是系统
数据中心集中冷热源空调水系统控制设计分析
备用冷水机 组。利用大楼非数据 中心用 的冷源作 为 紧急备用 ； 另 致 ， 为保证备用冷却塔 不结 冰和高于 ２ ４℃ 以上温度 ， 冷却水 路互 种设 置专 用的备用冷水机组 。在大楼 空间有 限 、 为 节省投 资资 为连通 ， 维持较高 的水 温 ， 以便应急启 动备用机 组 ， 同时也 利于散 金 的情 况下选用没 有专 门 的备 用冷 水机 组方案 。无备用 冷水 机 热。当室外天气温度较低时 ， 备 用冷却塔水 路与正 在使用 的冷却 时， 根据数据 中心 空调进水温度 ， 如大 于标 准温度 ７℃ ， 应 通过热 塔水路关闭 ， 启动 板式 热交换 系统 ， 利 用备用 冷却 塔组 成 自然冷
冷却水泵 、 冷却塔正 常全速或 变频调速 运行 。第 二种 ： 冷 统 。数据 中心冷水机组或管路 出现故障时 ， 利用 管路 中电动 阀切 调节 阀、 水机组冷却水进 出水 口处设 置电动二通 比例调节 阀 ， 冷水机 组在 换到大楼平时用房水路 系统 ， 停止供 应部分 大楼空调 。为保证 系
中图分类号 ： Ｔ Ｕ ８ ３ １ 文献标识码 ： Ａ
１ 概 述
连续供 冷。冷源由冷水 机组 提供 ， 分为 两种 ， 一 种为 没有 专用 的
一
冷水储水 水箱 ， 自动供应 ， 保证供冷 的连续性 。
数据 中心对 室内温度的恒定及连续性 要求 ， 确定 了冷源必 须 ４ 冬季 冷水 机组 运行
却塔 ， 实 时观察停 运 的冷却 塔 的水 温 ， 以免 造成 结 冰。由于 数据 动冷水机组及其系统 。这时 ， 应注意冷却 水水 温 ， 这 时 的水 温 ， 并
数据中心空调系统设计论文
某数据中心空调系统设计【摘要】本文介绍数据中心空调系统设计，主要包括空调冷源、空调水系统、空调风系统、控制系统等。
阐述数据中心空调系统安全运行的必要条件及减少能耗的主要节能措施。
0.项目概况本项目位于浙江省某科技园区，数据中心建筑面积为29991m2，机房按A级[1]标准设计。
1.机房需求及系统简介1.1数据中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设备散热量无法及时消除，机房温度很快超过IT设备厂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。
1.2数据中心节能要求近年来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/IT设备能耗；显然PUE越接近1，表明能效水平越好。
本工程空调系统，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满负荷及部分负荷的性能系数；其次；冬季采用免费供冷（Free Cooling）技术；第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.空调负荷及室内参数2.1、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14400kW，UPS间散热量为1536 kW，空调冷负荷为17506 kW。
数据中心机房空调系统设计分析
数据中心机房空调系统设计分析摘要：本文以数据中心机房空调系统的设计作为主要目标，最先对数据中心机房空调系统的设计内容进行预先分析，之后在主要设备、主管路与末端管路、节能设计、气流组织设计以及应急设施设计方面对数据中心机房空调系统设计进行分析，旨在提高空调设计质量，保证其对于数据中心机房的温度调节作用。
关键词：数据中心；机房空调；制冷系统引言：数据中心对于数据方面的传输与储存能力决定了其显著的重要性，在数据中心的机房中，会设置许多仪器维持数据中心的正常运转。
但是在机器工作的过程中，由于其会产生大量热量，并且在过程中还会带动机房内部的温度上升，因此在数据中心机房的运转过程中，需要使用空调来调节内部温度，保证数据中心的正常运转。
1.数据中心机房空调系统设计内容1.1外部环境影响在空调的设置中，由于空调需要在室外设置外机以保证空气的交换，因此数据中心机房空调系统设计中，需要事先考虑到空调系统受到外部环境影响的因素。
在外部环境的影响中，比较常见的影响因素有气象条件、空气质量以及水资源等。
在数据中心机房空调系统设计中，需要根据外部环境条件选择不同的空调制冷类型，以避免空调与外部环境不适应出现工作效果降低甚至损坏的情况出现。
一般来说，在水资源比较缺乏的地区的空调系统设置中，空调的制冷类型就不能选择蒸发制冷方式，因为其受到了水资源这类外部环境条件的影响。
在设计空调系统时，会涉及到空调的运行参数以及单台空调的制冷与能源消耗参数等方面数值的计算，在计算中，需要将当地的气候条件造成的空调工作状态影响数值记录下来，作为参考条件以保证空调系统设计的可行性[1]。
1.2内部环境影响内部环境的影响需要将数据中心机房运行的温湿度条件以及室内空调系统在室内的运行情况进行分析。
在室内的机房运行过程中，空调的末端设备会根据室内机房的运行条件进行相应的温度以及风力提供。
在空调的运行中，一般水温在10℃的时候，空调工作期间对于温度调节的效率是比较合理的。
某大型高密度数据中心制冷空调系统设计分析
某大型高密度数据中心制冷空调系统设计分析摘要：随着科技的不断发展，数据中心越来越多，而数据中心制冷系统对数据中心稳定运行具有重要意义。
本文分析了某大型高密度数据中心制冷空调系统的设计。
关键词：高密度数据中心；制冷空调系统；设计随着社会的发展，数据中心已经广泛出现在人们生产、生活中。
而数据中心的能源消耗巨大，在当前能源紧缺、节能减排的背景下，对大型数据中心节能研究意义重大。
一、数据中心概况该项目是将现有办公楼的一部分改造成数据中心。
改造前的办公楼总建筑面积约为12，000 m2，建筑高度24m，地上五层、地下两层，主要包括高密度数据中心、辅助用房和办公室。
其中本文研究的高密度数据中心位于该大楼二层北侧，主机房建筑面积280m2，层高4m。
服务器机柜110台，网络机柜6台，单台服务器机柜功率8.8kW，机房内设置防静电高架地板。
主要工程内容包括数据中心制冷空调系统、新风系统和排风系统的设计。
二、制冷空调及通风系统设计1、设计参数1）室外气象参数。
根据《实用供热空调设计手册》，参照该地区的气象参数选取室外气象参数，结果见表1。
表1室外气象参数2）室内气象参数。
《数据处理环境热工指南》列出了数据中心1-4级所对应的环境要求。
我国按照使用性质、管理要求及重要数据丢失或网络中断造成的损失或影响程度，将数据机房分为A、B、C三级。
数据中心机房的设计与建设以保证所有IT设备的不间断运行为首要任务。
同时，针对本项目制冷系统解决方案的设计，需要达到GB 50174-2008的A级设计标准。
因此，本文中的数据中心属于A级机房，机房内的温度（23±1）℃，相对湿度40%-55%，每小时温度变化率小于5℃/h，且室内不得结露。
3）通风换气次数。
为保证机房内的正压及人员新风量的要求，机房内新风量按照每人40 m3/h选取，同时要维持机房与相邻房间5Pa的正压，与外界房间10Pa的正压要求，二者取最大值。
2、负荷计算。
大型数据中心制冷系统设计
大型数据中心制冷系统设计大型数据中心制冷系统设计随着数字化时代的到来，数据中心的规模和需求量在不断增长。
大型数据中心作为海量数据存储和处理的重要场所，对于社会的信息化和数字化进程起到了关键的推动作用。
然而，大型数据中心的运行过程中会产生大量的热量，如果不能有效地排出这些热量，将会严重影响设备的运行效率和稳定性，甚至导致系统故障和宕机。
因此，大型数据中心的制冷系统设计显得尤为重要。
一、制冷系统基本原理制冷系统是通过一系列物理和化学过程，将物体保持在一定的低温状态，从而达到排除热量的目的。
根据实现方式的不同，制冷系统可以分为机械制冷、液体制冷和气体制冷等几种类型。
机械制冷通过制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀等部件的协同工作，将制冷剂压缩、冷却和扩大，从而吸收并排除热量。
液体制冷通过液体的蒸发和冷凝来达到制冷效果，而气体制冷则是利用气体的压缩和膨胀来实现制冷。
二、大型数据中心制冷需求大型数据中心的特点是设备密集、发热量大、散热需求高。
为了保证数据中心的稳定运行，需要采用高效的制冷系统来排除设备运行过程中产生的热量。
同时，考虑到数据中心的特殊环境，制冷系统应当具有高可靠性、高可维护性和高节能性等特点。
三、制冷系统设计方案根据大型数据中心的特殊需求，可以采取以下几种制冷系统设计方案：1、直接冷却方案：直接冷却方案通过将冷凝器放置在服务器机架上方，利用冷凝器散热片直接接触服务器机架进行散热。
该方案具有结构简单、冷却效率高等优点，但需要定期对散热片进行清洗和维护。
2、间接冷却方案：间接冷却方案通过将冷凝器放置在服务器机架侧面或下方，利用冷却管道或冷却通道将冷气输送到服务器机架内部进行散热。
该方案具有对环境影响小、冷却效率较高等优点，但需要精细的冷却管道设计和布置。
3、液体冷却方案：液体冷却方案通过将液体冷却系统与服务器机架相结合，利用液体的导热性和比热容大等特性进行散热。
该方案具有冷却效率高、节能效果好等优点，但需要保证液体的密封性和安全性。
数据中心集中冷源空调系统设计方案综述.
1引言随着互联网与信息技术的发展,数据中心的数据量和处理能力持续增长,这种增长导致数据中心的发热密度持续增加,从而使数据中心的散热成为一个日益突出的技术难点和重点,这也就意味着数据中心对于空调制冷系统的依赖程度和要求逐年增高;而由于集中冷源式空调系统总体制冷效率更高,且可以方便采用多种可靠的节能技术(自然冷却技术等,所以越来越多的数据中心采用了集中冷源式空调系统。
一个数据中心的设计使用寿命一般都会在10年以上,而空调系统是除IT 设备以外最大的耗能系统,无论是从社会责任还是企业内部的经济效益考虑,我们都要努力打造一套长寿命、低能耗、低故障、可扩展的数据中心空调系统。
而一个好的、合理的设计方案会大量地节省初投资,能够采用更加成熟的产品和技术来满足数据中心寿命期内的需要,并且可以通过有效地降低PUE 、初投资(CAPAX ,来实现TCO 的节省。
2集中冷源式空调系统集中冷源系统主要由制冷设备和管路组成,由于传统的集中冷源式空调系统中可能存在单点故障,而发生单点故障必然会导致空调系统无法制冷;传统建筑可以容忍短暂的抢修时间,但对于发热量特别大的数据中心机房,空调系统即便仅停止工作几分钟,就会造成IT 设备的高温和宕机,所以冷冻水系统存在的单点故障隐患对数据中心威胁巨大,必须尽量消除。
水管路、阀门、冷水机组、冷冻水型末端均需考虑冗余设计。
由于系统扩容相对复杂,设计之初就要考虑好管路设计和接口预留。
集中冷源式空调系统架构还需要根据数据中心的用途和设计级别来进行相应调整,目前主要参考国内(GB50174和国际(TIA-942的相应标准进行,具体参见表1。
数据中心集中冷源空调系统设计综述朱洪波阿尔西制冷工程技术(北京有限公司数据中心事业部总经理,博士摘要介绍了数据中心空调系统中集中冷源式空调系统的节能设计要点,包括冷水机组、水泵、冷却塔、蓄冷装置、水系统管路的分类及选型。
并根据不同气候条件提出了不同的制冷系统架构的建议。
数据中心集中冷水空调系统设计要点
- 53 -工 业 技 术０ 引言从2018年12月至今，中央先后8次重要会议对“新基建”进行了重点强调。
随着2020新冠疫情的发生，国家对“新基建”更是寄予厚望。
新基建包括5G 基站建设、特高压、城际高速铁路和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网七大领域，以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级和融合创新等服务的基础设施体系。
数据中心作为新基建的重要组成部分，是数字化发展的基石，注定在新基建浪潮中占据重要位置。
１ 数据中心及冷水空调系统数据中心是指为集中放置的电子信息设备提供运行环境的建筑场所，可以是1栋或几栋建筑物，也可以是1栋建筑物的一部分，主要包括主机房、辅助区、支持区和行政管理区等。
数据中心基础设施是指在为电子信息设备提供运行保障的设施，主要包括土建、消防、电力、暖通空调等。
电力和空调作为基础设施两架马车在数据中心建设中尤为重要[1]。
电子信息设备包括服务器、交换机、存储设备等，主要功能是对电子信息进行采集、加工、运算、存储、传输以及检索等处理。
其工作特点是全年不间断运行，其电力输入基本完全转化为热量，在电子信息设备稳定运行阶段，其发热量基本没有变化，空调负荷相对稳定。
以1个中等数据中心为例，建筑面积20 000 m 2，规划安装电子信息设备机架共2 000架（约3万台服务器），数据中心电力输入20 000 kVA，空调系统冷负荷约17 300 kW。
总结数据中心空调系统特点主要表现为：冷负荷密度大（建筑面积为400 W/m 2~1 000 W/m 2），且随着空调系统的技术更新，冷负荷密度向更大的趋势发展；负荷稳定且连续不断；自控要求高。
空调系统能耗大，节能潜力大。
２ 数据中心集中冷水空调系统设计要点某数据中心工程位于工业园区，该数据中心工程包括数据机房、制冷站以及辅助用房，建筑面积约为27 000 m 2，建筑面积18 500 m 2，建筑高度12 m，地上两层，1层为电力电池室、二层为IT 机房。
数据中心空调系统和节能设计
数据中心空调系统和节能设计数据中心是现代信息科技和网络技术的重要基础设施之一，它承载着大量的服务器和网络设备，需要保持恒定的温度和湿度，以确保这些设备正常运行。
因此，数据中心的空调系统起着至关重要的作用。
本文将介绍数据中心空调系统的基本原理，并详细讨论节能设计的重要性和实施方法。
数据中心空调系统的基本原理是通过冷却剂流经冷凝器和蒸发器，来对数据中心的空气进行冷却，以维持恒定的温度。
冷却剂在冷凝器中被压缩成高压高温气体，然后经过膨胀阀放大降低压力后，进入蒸发器，变为低温低压气体，吸收室内热量，使空气降温。
然后经过循环再次回到冷凝器，进行下一次循环。
节能设计在数据中心空调系统中是非常重要的，它可以帮助降低能源消耗，减少运营成本，并且对环境保护也起到积极的作用。
以下是一些常见的节能设计方法：1.温度调节：在确保设备正常运行的前提下，适当提高数据中心的运行温度。
一般来说，每提高1°C的温度，可以降低10%的能源消耗。
2.空气循环优化：通过合理设置空气流动路径和散热设备的摆放位置，减少空气在设备之间的流失和混合，提高空气的利用效率。
3.使用高效设备：选择高效的空调机组和散热设备，以提高冷却效果和能源利用效率。
同时，定期检查和维护设备，确保其正常运行。
4.压缩机优化：采用变频压缩机，根据实际负荷需求自动调节冷量的输出，避免能量浪费。
5.热回收利用：将数据中心产生的热能通过热回收技术，用于其他需要热能的系统，如供暖系统或热水系统。
这样既可最大程度地利用排出的热量，又能进一步减少能源的消耗。
除了上述方法，数据中心还可以考虑使用可再生能源，如太阳能和风能，来提供电力供应和空调系统所需的能源，以进一步减少对传统能源的依赖。
在实施节能设计时，需要充分考虑数据中心的规模、设备功耗、冷却剂的选择和漏损、空气流动等因素。
同时，定期的监测和分析数据中心的能源消耗情况，及时做出调整和改进，以不断提高节能效果。
综上所述，数据中心空调系统的节能设计与实施是至关重要的。
《2024年超大型数据中心冷源群控系统设计与应用》范文
《超大型数据中心冷源群控系统设计与应用》篇一一、引言随着信息技术和网络应用的迅猛发展，超大型数据中心已经成为存储和传输海量数据的核心设施。
冷源系统作为数据中心的重要组成部分，其群控系统的设计与应用直接关系到数据中心的能效、安全与稳定运行。
本文将探讨超大型数据中心冷源群控系统的设计原理、关键技术及其在实际应用中的效果。
二、超大型数据中心冷源群控系统设计原理1. 系统架构设计超大型数据中心的冷源群控系统通常采用分布式架构，通过中央控制器对多个冷源设备进行集中监控与控制。
系统架构包括传感器网络、数据采集与传输模块、中央控制单元以及执行机构等部分。
2. 传感器网络布置传感器网络是冷源群控系统的基础，通过布置在机房、制冷机组、冷却水系统等关键节点的传感器，实时监测温度、湿度、压力、流量等关键参数，为控制策略的制定提供数据支持。
3. 数据采集与传输数据采集模块负责收集传感器网络传回的数据，并进行初步处理。
传输模块将处理后的数据发送至中央控制单元，实现数据的实时共享和远程监控。
4. 中央控制单元中央控制单元是冷源群控系统的核心，它接收数据采集模块发送的数据，根据预设的算法和控制策略，对执行机构发出控制指令，实现冷源设备的智能调控。
三、关键技术及实现方法1. 智能控制算法采用先进的控制算法，如模糊控制、神经网络控制等，根据实时监测的数据，自动调整制冷机组的运行状态，实现能效优化。
2. 故障诊断与预警通过数据分析与模式识别技术，对冷源系统的运行状态进行实时诊断，及时发现潜在故障并发出预警，确保系统安全稳定运行。
3. 能效管理策略制定能效管理策略，根据数据中心的实际负载情况、外部环境温度等因素，动态调整制冷设备的运行模式，降低能耗。
四、应用实践与效果分析1. 应用实践某超大型数据中心采用冷源群控系统后，实现了对制冷机组的智能调控和能效管理。
通过实时监测和数据分析，系统能够自动调整制冷设备的运行参数，确保机房温度的稳定性和能效的最优化。
数据中心空调系统研究进展综述
数据中心空调系统研究进展综述目录一、内容概述 (2)1.1 数据中心空调系统的重要性 (3)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (4)二、数据中心空调系统理论基础 (6)2.1 数据中心的热负荷计算方法 (8)2.2 数据中心气流组织与通风设计 (9)2.3 数据中心空调系统的能效评价标准 (10)三、数据中心空调系统设备研究 (11)3.1 风冷型空调设备 (13)3.2 水冷型空调设备 (14)3.3 蒸发式冷却器 (14)3.4 末端空调设备 (16)四、数据中心空调系统控制策略研究 (17)4.1 温度控制策略 (18)4.2 湿度控制策略 (19)4.3 综合控制策略 (21)五、数据中心空调系统绿色节能技术研究 (22)5.1 节能型空调设备 (24)5.2 热回收技术 (25)5.3 充分利用自然冷源 (26)六、数据中心空调系统智能化研究 (28)6.1 智能控制系统 (29)6.2 大数据分析在数据中心空调系统中的应用 (30)6.3 物联网技术在数据中心空调系统中的应用 (31)七、结论与展望 (32)7.1 数据中心空调系统研究进展总结 (34)7.2 数据中心空调系统未来发展趋势与挑战 (35)一、内容概述随着信息技术的快速发展，数据中心已经成为全球经济活动的核心基础设施。
作为支撑数据中心运行的关键因素之一，空调系统在保障数据中心设备稳定运行、提高能源利用效率和降低运营成本方面发挥着至关重要的作用。
本文旨在对数据中心空调系统的研究进展进行综述，以期为相关领域的研究者和从业人员提供一个全面、系统的参考框架。
本文首先介绍了数据中心空调系统的基本概念、发展历程以及当前面临的挑战。
针对数据中心空调系统的关键技术、节能措施、智能控制等方面进行了详细的阐述。
在关键技术方面，本文重点关注了冷源技术、热回收技术、空气净化技术和除湿技术等；在节能措施方面，本文探讨了高效制冷剂的应用、自然冷却和微通道技术等；在智能控制方面，本文讨论了基于物联网技术的远程监控与管理系统、智能温湿度控制系统等。
数据中心冷源系统可靠性设计
数据中⼼冷源系统可靠性设计⼀、数据中⼼标准和可靠性等级随着IT技术不断的创新和发展以及⼈民⽇益提⾼的物质⽂化需求，越来越多的企业逐渐意识到数据处理、存储和交换对企业的价值影响重⼤，数据已经逐渐成为企业最重要的资产，数据中⼼也处于快速发展的时期。
数据中⼼的业务不同，功能要求也不同，其基础设施的架构也会有所区别，投资费⽤也有很⼤差别。
所以，选择合适的数据中⼼功能，对数据中⼼建设的决策者意义重⼤。
可靠性要求过⾼，会造成投资和运⾏费⽤偏⾼。
可靠性要求过低，⼜可能⽆法满⾜业务需求，宕机事故会对企业造成较⼤的经济损失。
我国现⾏的国家标准GB50174《数据中⼼设计规范》将数据中⼼分为A，B，C共三个级别，在国内数据中⼼设计中已经被⼴泛使⽤。
A级数据中⼼的基础设施宜按容错系统配置，在电⼦信息系统运⾏期间，基础设施应在⼀次意外事故后或单系统设备维护或检修时仍能保证电⼦信息系统正常运⾏。
B级数据中⼼的基础设施应按冗余要求配置，在电⼦信息系统运⾏期间，基础设施在冗余能⼒范围内，不应因设备故障⽽导致电⼦信息系统运⾏中断。
C级数据中⼼的基础设施应按基本需求配置，在基础设施正常运⾏情况下，应保证电⼦信息系统运⾏不中断。
国内外对数据中⼼级别和功能的分类有很多种⽅式，综合来看，全球⾏业内普遍认可的有UPTIME INSTITUTE和美国通信⼯业协会（TIA）发布的分类⽅法。
Uptime institute把数据中⼼分为Tier I、Tier II、Tier III、TierIV共四个级别，其对应的功能分别是“基本需求”、“主要设备冗余”、“在线维护”和“容错”。
这种分类⽅法由UPTIME INSTITUTE率先提出，影响深远，数据中⼼的建设者和设计者对其认可程度都很⾼，在数据中⼼⾏业被⼴泛引⽤。
在UPTIME INSTITUTE的⽩⽪书中，对各种级别所能达到的功能和要求都做了严格的定义和描述，但没有提及各系统的设计细节，这也给数据中⼼从业者提供了更为⼴泛的空间和更宽阔的设计思路。
数据中心空调系统设计
数据中心空调系统设计发布时间：2021-06-01T12:05:31.340Z 来源：《基层建设》2021年第3期作者：王丽歆[导读] 摘要：数据中心建设，一方面要求数据中心高可靠性、高效、安全运营；另一方面，用户会尽可能要求降低数据中心能耗和总成本。
信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司天津分公司天津市 300061摘要：数据中心建设，一方面要求数据中心高可靠性、高效、安全运营；另一方面，用户会尽可能要求降低数据中心能耗和总成本。
据测算，目前数据中心的总能耗约占全社会总能耗的2%，而空调系统能耗接近40%，故对于空调系统的选择尤其重要，如何有效利用自然环境，最大限度提升能源的使用率，降低能耗，在数据中心行业有非常广阔的前景和推广价值。
关键词：数据中心；IT机房；直接膨胀式系统；水冷空调系统；间接蒸发冷却系统；系统设计0引言在近期召开的中共中央政治局常务委员会会议上，中央明确提出要加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度。
这是近年来，数据中心首次被国家列入加快建设的条目，数据中心作为“新基建”中的一个亮点，引起了业界的高度关注。
随着数据中心数量、规模的极速增涨，能源耗费随之急剧增加。
工业和信息化部、国家机关事务管理局、国家能源局2019年初联合印发《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》提出：到2022年，数据中心平均能耗基本达到国际先进水平，新建大型、超大型数据中心的电能使用效率值达到1.4以下；同时各地区也出台了本地相关的政策，PUE指标。
随着各地区PUE值要求越来越高，根据数据中心规模、市政条件、当地气候等条件综合考虑选择合适的空调系统显得尤其重要。
1直接膨胀式系统1.1基本概念普通直接膨胀式系统的制冷循环由蒸发器、膨胀阀、压缩机和风冷冷凝器组成。
由室内风机驱动空气流动，在此过程中室内空气经过空调蒸发器，将热量传递给制冷剂，制冷剂经由制冷系统循环到室外，通过冷凝器将热量散播到室外环境中。
基于双碳背景下的数据中心空调冷源设计深析
基于双碳背景下的数据中心空调冷源设计深析摘要：随着云计算、5G网络等新兴产业的快速发展，根据目前数据中心的能效水平，能耗构成中空调系统能耗约占40%，因此空调冷源系统选择高效、节能、合理、经济方案尤为重要，本文结合南方某实际工程案例深析数据中心空调冷源方案设计思路，从初投资，PUE，年耗电量，年耗水量深析，选择经济、合理的空调冷源系统方案。
关键词：自然冷源，水冷冷冻水空调，热管背板多联，间接蒸发冷却1.工程概况：本项目数据中心一期建设1#数据中心及2#动力中心，建设标准为按照GB 50174-2017《数据中心设计规范》中规定的A级机房标准设计，同时参考T3级机房标准。
建设规模为1#数据中心总机架数为4788架（平均单机架功率5.89kW），根据规划要求为PUE≤1.25。
2.空调负荷估算根据工艺初步测算的设备装机容量，1#数据中心机规划机架数为4788架，其中3084架5kW机柜，1392架8kW机柜；主设备功耗约28229.88kW（含网络机柜）。
计算得到总工艺空调冷负荷为22619.46kW。
3. 冷源设计3.1空调节能策略思考节能新技术应用策略（一）：在夏热冬冷的长沙地区，空调节能最大潜力主要为充分利用自然冷却，即冷冻水侧或者风侧自然冷却技术。
集中式水冷冷冻水空调采用水冷离心式冷水机组时，空调系统配套免费冷却系统，利用过渡季节或冬季较低的室外气温，减少冷冻机组开启时间，节省能源消耗。
节能新技术应用策略（二）：水冷离心式冷水机组是能源消耗大户，为节约能耗，冷冻水采用中温冷冻水以提高冷水机组的制冷能力，减低冷水机组能耗。
冷冻水供水温度由传统的7℃提高到17℃，冷水机组供水温度每提高一度，COP 提高3%，同时冷冻水温度的提高增大了机房空调的显冷比，提高了机房空调的使用效率。
图3.1-1部分不同空调冷冻水水温、不同负载率下COP值节能新技术应用策略（三）：采用全变频热管多联机，在室外环境温度15℃以下，压缩机关闭，节能泵旁通，采用热管模式运行；在室外环境温度15-20℃之间，采用节能泵模式运行；在室外环境温度20℃以上，变频压缩机运行，延长室外自然冷源的利用。
数据中心集中冷源空调系统设计综述
数据中心集中冷源空调系统设计综述
朱洪波
【期刊名称】《电信网技术》
【年(卷),期】2014(0)10
【摘要】介绍了数据中心空调系统中集中冷源式空调系统的节能设计要点,包括冷水机组、水泵、冷却塔、蓄冷装置、水系统管路的分类及选型.并根据不同气候条件提出了不同的制冷系统架构的建议.
【总页数】12页(P15-26)
【作者】朱洪波
【作者单位】阿尔西制冷工程技术(北京)有限公司数据中心事业部
【正文语种】中文
【相关文献】
1.双冷源温湿度独立控制空调系统设计优化研究 [J], 李曹县;张慈枝;侯根富;叶靖;戴贵龙
2.数据机房双冷源空调系统设计与分析 [J], 刘倩倩;王江江;荆有印
3.数据中心集中冷水空调系统设计要点 [J], 潘庆瑶
4.数据中心自然冷源利用研究 [J], 何智光;李震;施峻;林烨敏;项敏
5.试析数据中心冷源集群控制系统的设计关键点 [J], 马一清
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1引言随着互联网与信息技术的发展,数据中心的数据量和处理能力持续增长,这种增长导致数据中心的发热密度持续增加,从而使数据中心的散热成为一个日益突出的技术难点和重点,这也就意味着数据中心对于空调制冷系统的依赖程度和要求逐年增高;而由于集中冷源式空调系统总体制冷效率更高,且可以方便采用多种可靠的节能技术(自然冷却技术等,所以越来越多的数据中心采用了集中冷源式空调系统。
一个数据中心的设计使用寿命一般都会在10年以上,而空调系统是除IT 设备以外最大的耗能系统,无论是从社会责任还是企业部的经济效益考虑,我们都要努力打造一套长寿命、低能耗、低故障、可扩展的数据中心空调系统。
而一个好的、合理的设计方案会大量地节省初投资,能够采用更加成熟的产品和技术来满足数据中心寿命期的需要,并且可以通过有效地降低PUE 、初投资(CAPAX ,来实现TCO 的节省。
2集中冷源式空调系统集中冷源系统主要由制冷设备和管路组成,由于传统的集中冷源式空调系统中可能存在单点故障,而发生单点故障必然会导致空调系统无法制冷;传统建筑可以容忍短暂的抢修时间,但对于发热量特别大的数据中心机房,空调系统即便仅停止工作几分钟,就会造成IT 设备的高温和宕机,所以冷冻水系统存在的单点故障隐患对数据中心威胁巨大,必须尽量消除。
水管路、阀门、冷水机组、冷冻水型末端均需考虑冗余设计。
由于系统扩容相对复杂,设计之初就要考虑好管路设计和接口预留。
集中冷源式空调系统架构还需要根据数据中心的用途和设计级别来进行相应调整,目前主要参考国(GB50174和国际(TIA-942的相应标准进行,具体参见表1。
数据中心集中冷源空调系统设计综述朱洪波阿尔西制冷工程技术(数据中心事业部总经理,博士摘要介绍了数据中心空调系统中集中冷源式空调系统的节能设计要点,包括冷水机组、水泵、冷却塔、蓄冷装置、水系统管路的分类及选型。
并根据不同气候条件提出了不同的制冷系统架构的建议。
关键词数据中心集中冷源式空调系统节能自然冷却部份自然冷却全部自然冷却冷水机组机房空调水泵冷却塔蓄冷水管路表1TIA-942标准与GB50174标准关于集中冷源式空调系统的冗余配置对比集中冷源式空调系统架构的常见形式参见图1。
3制冷设备集中冷源系统中的制冷设备种类较多,最重要的几种包括制冷机、水泵、冷却塔、水处理设备、蓄冷设备等。
3.1制冷机数据中心制冷机的选择,应按各类制冷机的特性,结合当地的室外气象条件、水源(包括水量、水温及水质、电源和热源(包括热源性质、品位高低等情况,结合数据中心全年供冷的特点,从初投资和运行费用进行综合技术经济比较来选择可靠、高效、节能、合理的图1数据中心主机房流程图(仅供参考制冷机。
(1适合数据中心的制冷机种类电驱动的制冷机按压缩机形式分为离心式、螺杆式、活塞式,这3种形式制冷机的能效由高到低的顺序是:离心式机组、螺杆式机组、活塞式机组。
各类机组各有其特点,应用其所长。
电驱动的制冷机按冷凝器冷凝方式分为风冷机组和水冷机组。
●风冷机组风冷机组通过风冷冷凝器与外界空气换热,利用风(空气换热带走热量,产生冷水。
风冷机组的优势:节约水资源,环保;安装在室外,如屋顶,无需建造专用机房,不占有效建筑面积;省去了冷却水系统:冷却塔、冷却水泵、管网及其水处理设备,节省了这部分初投资和运营费用。
●水冷机组水冷机组通过水冷冷凝器与冷却塔提供的冷却水换热,利用冷却水带走热量,来产生冷水。
水冷机组的优势:应用围广,技术成熟,造价低;夏季制冷能效高,节能;噪音源低于风冷机组。
数据中心风冷机组或水冷机组两种形式均有选用,冬季寒冷地区多选用带自然冷却的风冷机组,长江流域或以南地区多选用水冷机组。
根据数据中心有无生活热水需求,还可以选用是否带热回收装置的风冷机组或水冷机组。
数据中心选用离心式或螺杆式两种类型机组,数据中心经常根据自身需要同时配备离心式与螺杆式两种类型的冷水机组。
(2制冷机选型数据中心选择制冷机时,要考虑数据中心全年空调冷负荷的分布规律,结合制冷机在满载运行和部分负载运行时的COP 值,合理地选择机型、台数和调节方式,提高制冷系统在部分负荷下的运行效率,以降低全年总能耗。
数据中心的冷水机组一般选用2台以上机组,以满足N+1~2N 的冗余方式。
冷水机组之间要考虑其互为备用和轮换使用的可能性。
冷水机组采用冗余配置,具备不间断供冷,保证系统安全稳定运行。
同一站房可采用不同类型、不同容量的机组搭配的组合式方案,以节约能耗。
并联运行的机组中至少应选择一台或几台自动化程度较高,调节性能较好,能保证部分负荷下能高效运行的机组。
选择制冷机时应考虑其对环境的污染:一是噪音和振动,要满足周围环境的要求;二是制冷剂对大气臭氧层的危害程度和产生温室效应的大小,要采用ODP (消耗臭氧潜能值和GWP (全球变暖潜能值较小的环保制冷剂。
3.2水泵(1冷冻水泵流量:1.05~1.1倍机组额定流量。
扬程:闭式循环,仅克服系统的阻力损失,考虑10%的富裕量。
数据中心冷冻水泵的循环系统按照从冷机到末端采用一次供水,或是二次供水分为单式泵循环和复式泵循环系统。
●单式泵环路系统如图2所示,数据中心集中冷源空调系统的单式泵环路系统多采用冷水机组与一次泵一一对应配置方式。
一次泵环路系统存在以下3类形式:图2单式泵系统示意图——用户侧定流量(用户侧采用三通阀变冷水温差调节,冷水机组侧也为定流量,一次泵为工频泵。
——用户侧变流量(用户侧采用二通阀变冷水流量调节,冷水机组侧为定流量,一次泵为工频泵。
为了恒定供回水管的水力工况,保持机组侧冷水流量的稳定,在分水器与集水器之间装设旁通管和压力控制的调节阀。
当用户侧流量减少,供回水压差变大,旁通阀开度增大,反之减少。
——用户侧变流量,冷水机组侧也为变流量,一次泵为变频泵;一次泵变流量系统选择可变流量的冷水机组,即蒸发器侧流量随用户侧流量变化而改变,从而最大限度地降低水泵能耗。
系统特点:系统设计简单,初投资少,适用于系统较小或各环路负荷特征或压力损失相差不大的中小型数据中心。
●复式泵环路系统如图3所示,数据中心集中冷源空调系统的冷水机组与一次泵一一对应配置,二次泵大多采用多台泵并联的方式。
复式泵环路系统的一次回路包含机组、一次泵、供回水管路、旁路管;二次回路包含用户侧末端装置、二次泵、供回水管路、旁通管。
复式泵环路系统存在以下两类形式:——用户侧定流量(用户侧采用三通阀变冷水温差调节,冷水机组侧也为定流量,一次泵和二次泵均为工频泵。
——用户侧变流量(用户侧采用二通阀变冷水流量调节,冷水机组侧为定流量,一次泵为工频泵,二次泵为变频泵。
系统特点:节省运行费用,初投资大,自控要求高,占地面积大,适用于规模较大的空调系统或各用户侧阻力相差甚大的场合,适用于大型数据中心。
(2冷却水泵●流量:1.05~1.1倍机组额定流量。
●扬程:H=H1+H2+P1+P2+P3。
●H:水泵计算扬程(m。
●H1:允许吸上高度(m。
●H2:冷却塔喷水压力,一般为5m。
●P1:机组的阻力损失。
●P2、P3:管路系统的沿程和局部阻力损失。
(3水泵并联一台泵单独工作时的流量,大于并联工作时每台泵的流量。
两台泵并联工作时,其流量不能比单台泵工作时成倍增加,这在多台泵并联时就更明显。
图4为5台同型号水泵并联的工作特性曲线,对比数据参见表2。
由以上的分析不难得出:在总流量一定的情况下,并联的水泵数量越多,流量损失越大。
因此,建议尽量选择单台大流量的水泵替代多台并联的小流量水泵,这样效率更高,初投资更俭省。
3.3水处理在空调水系统中,由于腐蚀物、微生物、Ca+、Mg+等物质的存在,在运行一段时间后,会在机组蒸发器、冷凝器、末端空调设备的表冷器及管道壁形成污垢和腐蚀。
随着污垢的增大,水流阻力增大,机组效率下降,寿命缩短。
因此,必须对数据中心空调的水系统进行处理。
空调水系统的水处理方法可采用化学处理,软化图3复式泵系统示意图水装置及电子水处理仪等。
另外,水过滤也是必须重视的问题。
在空调系统实施完成后,管道常会存在许多杂物,如焊渣、生料带、砂石等;安装水过滤器的目的是去除管道中的这些杂物,保证空调系统的正常运行。
水过滤器通常设置在水泵、制冷机组、空调器等进水管上。
3.4冷却塔系统(1数据中心集中冷源空调系统通常采用开式循环冷却水系统,具体参见图5。
开式循环冷却水系统注意事项:●每台冷却塔应布置在同一水平高度上。
●每台塔的集水盘上都应装平衡管,防止水盘的水位产生高低落差。
●由于空气中的污染物质(如尘土、杂物、细菌、可溶性气体等易进入水中,使微生物大量繁殖,形成生物淤泥、藻类等,因此每台塔的出水管上应设置过滤器,最低点应设置排污口。
●冷却塔的集水盘必须有足够的容积,存水量约取循环量的1%~3%。
(2冷却塔的分类●按形状分:方形、圆形。
图45台同型号水泵并联表25台同型号水泵并联对比图5开式循环冷却水系统●按通风形式分:逆流式、横流式。
●按处理温差分:普通型△T=5℃、中温型△T= 8℃、高温型△T>8℃。
数据中心多选用普通型横流式方形冷却塔。
(3冷却塔的选用●循环水量的计算:q v=(1.05~1.10q v1。
其中,q v为冷却水量(m3/h;q v1为机组所需的冷却水额定循环量(m3/h。
●冷却水进出口温度:数据中心选普通型冷却塔或由制造厂家进行具体的选型。
●环境湿球温度:参照规及实际情况,如市区比郊区高1℃~2℃;当湿球温度从28℃提高到29℃,冷却塔冷却能力下降16%~19%,这样选型时应适当加大型号。
●必须满足环境允许噪音标准。
●其他还应考虑冷却塔的漂水率、比电耗、使用寿命、材料等参数。
(4冷却塔的性能●进出水温度。
●冷幅:冷却水出水温度与进风湿球温度之差;冷幅越小,塔热工性能越好。
●冷效:进出水温差与冷幅之比;冷效越大,塔热工性能越好。
●噪音:分为普通型、低噪音型、极低噪音型。
●比电耗:冷却塔将1水处理到要求的温度风机耗电量;国家规定普通型冷却塔在标准状态下(进出水32℃/37℃、环境湿球温度28℃的比电耗应小于0.04。
●耗水量:水量的消耗有蒸发水量(约占循环量的0.97%、漂水量(占循环量的0.1%~0.2%,带有挡板的小于0.01%以及为降低电解质的排污量(约占循环量的0.3%。
以上3部分取1.3%~2%。
●气水比:指单位时间,冷却塔流通空气的质量和流通冷却水质量的比值;太小,蒸发不好;太大,风机噪音增大。
(5冷却塔的主要结构●填料(散热片:基本热交换媒介,大大增加了水和空气的接触面积。
●集水器:将气流中的水滴隔出,引导气流到适当的流向,减少风机马力,降低冷却塔的总阻力。
●布水系统:布水系统把循环水均匀地分布到填料上。
●百叶窗:将飞溅的水滴阻挡在冷却塔,及辅助导入空气。
●冷却塔的围护结构。