2022数据中心专用空调技术方案0

PAGEPAGE10数据中心专用空调技术方案产品宣传手册目录一、前言 2二、数据中心空调制冷解决方案 4、数据中心空调系统的重要性 4、数据中心空调系统的关键环节 4、数据中心空调系统全面解决方案 4、中央冷源解决方案 6、单元式空调系统解决方案 12、高热流密度解决方案 17、集装箱数据中心解决方案 19、局部热点解决方案 21、节能改造解决方案 22三、附录 26、集团简介 26、设备介绍 26、成功案例 27一、前言随着新一代数据中心的建设，供电能耗问题，已经成为了所有的数据中心无法回避的问题。通常，CIO事实上，比起前几年来，企业在数据中心建设中已经更加注意能耗问题，但是，数据中心仍然和高额的电力和散热成本相伴随。主要原因在于，随着新一代数据中心的建设，网络、服务器、存储等设备进一步集中，这就对数据中心的环境管理提出了新的要求。就拿刀片服务器来说，它的设计特点是在狭IT系统的要求愈加提高，电力供应系统密度加大，生产的热量更加集中和庞大，问题也就变得愈发严重。IT40%~50%，甚至更高。能耗的增加带来了热量，热量的增长也扩大了能耗。而另外，更大的热量密度会增加这些影响。作为如今业界的热点，建设新一代数据中心，除了资源整合等之外，实现绿色节能也是时代对企业提出的新的要求。不仅是保护环境的需要，同时，高额的维护和能耗费用也让这成为企业不得不考虑的问题。集团汲取欧洲的先进技术，结合自身丰富的市场经验，提供“数据中心的空调解决之道”和全方位的空调系统服务，为用户提供了大量的优质工程及服务，在IDC领域，我们可以提供的产品包括中央空调、单元式空调机组、机柜空调等全系列空调产品，可以为数据中心空调系统提供标准化高可靠性的节能解决方案。经过多年发展，已可以全面满足IDC用户的各种需求，提供多种制冷解决方案，满足新建机房与现有机房改造的需要。二、数据中心空调制冷解决方案、数据中心空调系统的重要性电源与空调是数据中心中最重要的核心技术。空调相对于一个能源供应模式确定的数据中心来讲，对提高运算密度，降低PUE的贡献最大，投资回报期最短。的价值和优势在于，能为数据中心用户提供从前期方案设计、产品开发制造、工程安装实施、系统托管运营、合同能源管理、项目融资等全面的业务伙伴式的服务。希望与IDC用户一起打造中国最绿色、最赢利、最有竞争力的数据中心，让制冷系统成为客户数据中心的核心竞争力。我们有信心帮助用户将目前高能耗的数据中心改造成为绿色数据中心，提高业务收入，降低运行费用，为用户创造更大的利润贡献。、数据中心空调系统的关键环节IDCIDC的使用寿命和维护成本，综合我们公司十几年的从业经验，我们认为一个长寿命、低能耗、低故障、可3个环节做好工作：1TCO的节省；2运行和维护，以及后期的扩容需要，能满足长寿命、高密度、低功耗的要求，并且可以保证更有竞争力的性价比；3流，并且为后期的扩容带来风险。我们也正是因为有多年国内外的工程实施经验和新产品研发、方案设计等经验，才会有信心为众多的客户定制适合他们个性需求的解决方案，希望以上的信息能够对您的工作有所帮助。、数据中心空调系统全面解决方案随着互联网与信息技术的发展，数据中心的数据量持续增长，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突出的技术难点问题，主要表现在以下几个方面：1、热密度增加需要有高制冷密度的制冷设备与之匹配；2、不同的热密度需要有不同的制冷方案和不同类型的制冷设备一直相适应；5、各种制冷方案的投资应尽可能低；6、不同的地理位置或安装位置需要有不同的制冷系统。论何种情况，目前的主要解决方案以及基本实现方法可以综合成六大类：1、中央冷源解决方案；2、单元式空调系统解决方案；3、高热流密度解决方案；4、集装箱数据中心解决方案；数据中心制冷全面解决方案具有如下特点：1、全面：可以提供数据中心所需要的全部制冷设备。2的能效。3、高可靠：所有零部件均选用名牌、高可靠产品，通过先进的质量管理体系进行控制，加上长时间的行业经验，保证了产品的高可靠性。、中央冷源解决方案中央冷源解决方案通过中央空调主机产生出冷冻水，由管路系统输送至室内的各个机房空调末端（CW，在末端装置处冷水与室内空气进行热量交换，从而消除机房内热负荷，实现制冷目的。中央空调机组按照冷凝方式不同，一般分为风冷和水冷冷水机组。风冷自然冷却冷水机组解决方案工作原理在普通风冷中央空调系统中，通过风机冷却主机冷凝器制冷剂后，制冷剂在主蒸发器里吸收媒介水的热量，使媒介水变成低温冷冻水，冷冻水用水泵循环至室内机房空调末端装置，与机房内热空气进行热量交换。专利解决方案带自然冷却功能风冷冷水机组，可以为机房空调提供集中冷源，并且常年制冷运行，即便室外温度很低的情况下也要照常制冷工作。这样，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机组即为自然冷却冷水机组，它与普通冷水机组最大的区别在于它在冷凝盘管之前安装了自然冷却经济器，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，室外温度越低，节甚至更高，推荐在长江以北地区使用。系统特点1、它是一种具有节能效益和环保效益的空调冷源；2（冷却塔、冷却水循环水泵和冷却水管路等；3、主机可置于屋顶，不占建筑有效面积4、设备安装和使用方便水冷冷水机组解决方案工作原理 将水冷冷水机组制出的冷冻水，通过供回水设备和管网送往机房空调末端装置的系统。水冷冷水机组冷凝器的冷却方式和风冷冷水机组冷凝器的冷却方式不同，水冷机组是由冷却水来冷却冷凝器。通常将冷水机组和供回水设备（水泵、分水器、集水器、水过滤器和水处理装置等）安装在同一机房内，即冷站。而将冷站与机房空调末端装置（CW）相连的管网称为制冷管路。系统特点1、应用范围广，造价较低；2、技术最成熟，也是目前应用最广的空调系统；3、冷源与供回水设备集中设置，运行及维修管理方便。水源热泵空调机组解决方案工作原理水源热泵系统是采用循环流动于共用管路中的水、从水井、湖泊或河流中抽取的水或在埋入地下的盘管中循环流动的水作为冷源，实现制冷的系统。水源热泵系统一般由水源热泵机组、热交换系统、数据中心内机房空调末端、循环水泵及水管路等组成。“释放”交换系统形式不同，可分为水环水源热泵系统、地表水水源热泵系统和地下水水源热泵系统。水环水源热泵系统内机房空调末端（CW）直接与冷却水系统联通，通过与机法利用冷却水系统来直接实现自然冷却功能。地表水水源热泵系统地表水水源热泵系统将换热管路安装于靠近数（管式系统是以水为介质通过闭式循环的换热盘管与地表水（湖水、池塘、河流等）换热来实现能量转移。这样当地表水温度较低时，可以将地表水的冷量通过热交换将冷量传递给机房空调末端，此时压缩机制冷系统即可关闭，整个空调制冷系统的能耗大幅降低，而且可以根据用户需要，规定室内盘管内的载冷剂种类，既可以是水、乙二醇溶液或者是制冷剂，更加灵活。当然，对于此种解决方案，水系统的过滤非常重要，且换热容器易于拆装与维护。而当地表水温度较高时，不宜继续采用地表水换热来实现制冷，此时可以将其切换成为制冷系统的冷却水系统，从而实现系统能耗最优化。地下水式水源热泵系统地下水水源热泵系统系统直接用地下水提供水12~15冷器内（CW）与数据中心内的热空气进行热交换；如果水质稍差，可以通过水-水或者水-氟二次交换将冷量带入机房内。只要设置好备份管路以及泵循环系统等，在地下水系统水量充裕的地区，可以完全采用此系统来实现数据中心的制冷，而压缩机制冷系统只作为应急冷源时使用，这样，日常制冷运行时，只有室内机房空调的风机和水循环系统的泵耗电，整个制冷系统的能耗很小，非常节能。系统特点再生资源循环利用水源热泵是利用了地球浅层（包括岩土体、地下水和地表水）所储藏的水资源作为冷源，进行能量转换的空调系统。地表和地下的水体是一个巨大的动态能量平衡系统，可以自然地保持能量接受和发散的相对均衡。所以说，水源热泵利用的是清洁的可再生能源。高效节能5~15运行稳定可靠水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。水体温度较恒定的特性，使得制冷系统运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。环境友好水源热泵系统需要使用电能，而电能本身为一种清洁的能源，但在发电时，需要消耗一次化石能源并导致污染物和二氧化碳等温室气体的排放，而水源热泵系统作为节能系统本身的污染就小。热回收空调系统解决方案工作原理普通空调系统制冷时，会产生的冷热凝热，这部分热量会直接散到大气中或者通过冷却塔中水的蒸发排到大气中。专利解决方案—热回收空调系统是将空调产生的冷凝热部分或者全部回收制成热水，可以提供给数据中心用户自身使用的卫生热水，也可以提供给周边餐饮、住宿、洗浴、办公等热水需要，还可以提供给工厂作为工艺热水使用。热回收机组按热回收量的大小可分为部分热回收和全热回收。当热回收系统制冷运行时，通过热回收侧换热器水泵的开、关，实现制冷与热回收同时运行。系统特点1的目的。2、热回收系统减少了排到环境的废热；同时，由于减少或取消了冷却塔，减小了数据中心周围的噪音，有效地保护了周围环境。3还给数据中心工作人员带来了方便与舒适感；同时，使用热回收系统，是利用废热来提供卫生热水，这样就降低了数据中心工作人员使用卫生热水的费用。4季为机房提供中央冷源外，还能一年四季满足数据中心内的办公环境舒适性要求。运行调节灵活（多压机，多系统，管路系统简单，能效高、运行费用省的特点。5、综合性能系数：COP=(Q1+Q2)/W式中,Q1为制冷量,Q2为热回收量，即100%冷凝负荷，W为机组耗电量。全热回收时，机组的综合性能系数可达6.0。冰蓄冷空调系统解决方案工作原理的冰蓄冷空调系统解决方案实际上是对能源的一种储备，利用夜间低谷负荷电力制冰储存在蓄冰装置中，白天融冰将所储存冷量释放出来，减少电网高峰时段空调用电负荷及空调系统装机容量，而且由于数据中心安全需要，制冷主机需要考虑备份，刚好可以利用备用机组进行蓄冰，提高了设备的使用效率，所以不增加制冷机的投资，而且当交流供电系统出现故障时，可以使用功率更小的备用电源（如柴油发电机组等）提供少量电能驱动风机和水泵循环，保证数据中心内不会因为供电故障，造成短IT是国家鼓励的制冷方式。另外，采用冰蓄冷系统，大多数情况下可以得到政府的资金补贴，从而进一步降低投资；此外，由于冰蓄冷装置的引入，总投资还会有其它一些下降可能性，例如：降低配电设备投12年左右的时间内回收。与普通数据中心空调系统相比，的冰蓄冷空调系统解决方案具有如下优势：削峰填谷，节省电费。节省电力设备投入与使用费用，减少用电困扰。蓄冷空调效率高，具有节能效果。减少冷水机组耗电量。断电时利用一般功率发电机仍可保持机房内空调系统正常运行。可快速达到冷却效果。降低空调及电力设备的保养成本。使用寿命更长。工作原理单元式空调系统是目前数据中心广泛使用的一种制冷与空调方案，它的特点是由室内机和室外机组成，单个系统本身自带1~2套压缩机直接蒸发式制冷系统，无需其他系统提供冷源，机房电子设备的发热由机房专用空调室内机吸收，再通过该机房专用机的室外装置将热量排向大气，又会根据冷凝器与大气环境换热的方式不同，分为风冷型系统和水冷型系统。在该系统中，也可以配置自然冷却节能装置。风冷型单元式空调系统的特点目前大部分数据中心都采用风冷型单元式空调制冷方案，这种解决方案具有制冷设备配置简单、方便，安装与施工周期短、总体设备投资小、维护简单方便、无水系统等优点，它配置独立的室外风冷冷凝器，自带冷源，适合无冷却水和冷冻水的场合。但风冷系统对于室外机的安装位置要求较高，由于机房空调压缩机安装在室内机部分，所以应尽量（即室外机低于室内机烧毁等恶性事故，另外，室外机与室内机的正高差也不能过大，过大的高差会造成系统制冷能力的严重衰减，如果管路过长，阻力过大还会引起压缩机过载从而损坏压缩机。而风冷型单元式机房专用机组由于多种原因（例如：机房面积大、机房位于大楼的中央、大楼外墙不便于安装室外机等应针对各种不同的安装现场情况，有针对性地采取正确的管路设计方法，为此，集团结合多年的工程经验总结出了一整套行之有效的解决方案，并申请了专利。长距离高落差解决方案室外机安装时会遇到的极端情况无非就正高差和负高差两种，针对这两种情况，集团分别给出了相应的解决方案：室外机在高位时的管路连接方式图图注：1、空调机组；2、远地安装风冷冷凝器；345、存油弯，在上长管路中一般每隔5m安装一个；625~30m时安装；7、液体管路电磁阀，当制冷剂管路长于10m时，安装该部件。当管路直径加大时，有助于降低制冷管路的阻力，保证制冷性能，不过有可能造成排气带油速度不足，尽管在上升管路上安装有存油弯也不能保证回油。所以，在加大管路直径时要小心，一般来讲排气上升管路的最小制冷剂流速不能小于3.5m/s。那么，如果室内外机之间高差过大(例如：30米，甚到50米以上)时如何处理？一种解决方案是改用水冷式机组来避免回油问题。然而也会遇到无法安装水冷式机组的情况，这时可以考虑安装“油分离器”的解决方案，参见下图：实际上，安装了油分离器后，有时仍不能完全解决回油问题，还需要采取一些其它的措施，需要考虑一系列非常细节的方面，并采取相应的解决方案。受篇幅所限，在此不做详述。室外机在低位时的管路安装方式图图注：1、空调机；2、远置式风冷冷凝器；345、止回阀；6、安装于机器外部的附加储液器，带维护阀门及安全阀，该阀门应尽可能靠近空调机组；7、液体管电磁阀，当管路连接长度超过10米时选用。另外还有一个目的就是，当室外机过低时，压缩机刚启动时，由于制冷剂液体处于低位，在上升管路中没有液体，因此液体到达膨胀阀前，制冷系统低压侧会出现短时的低压运行情况，安装该储液器后，即可避免这种现象发生。一般来讲，室外机的安装位置与室内机相比低得不是很多(4米以内)时，不需采取特别的处理措施，5(可0.09bar计算)1bar如果冷凝器足够大，制冷剂冷凝后，其过冷度较大并且机器内部的储液器容积足够大时，也可以不安装附加储液器。水冷型单元式空调系统的特点诚如以上风冷型单元式空调系统特点中介绍，当室内外机之间高差过大(例如：3050米以上)35冷凝，一般说来对空调系统整机能效比会有5~10%的提高，而且在高纬度地区，如三北地区，在室外温5能耗的节省。水冷型较风冷型来说，在系统方面更加复杂，对冷却水水质要求较高，需要定期维护冷凝换热器，而常见的冷凝换热器主要有两种，一种是板式换热器，它的特点是体积小、换热密度大，可以直接安装在机房空调室内机内部，但维护不方便，一旦形成脏堵，只能更换；另一种是壳管式换热器，它体积较大，只能安装在机房空调室内机外部，但维护较为方便，可以通过打开端盖和排污口等定期清洗，保证另外，集团还研制出了高效翅片式空气-水热交换器——干式冷却器，配有低噪音无级风量调节风机，主要用于水冷型机房专用空调代替冷却塔对循环冷却水进行冷却降温。可保持冷却水系统内的水质清洁，避免在使用冷却塔的情况下因清洁保养不及时在板式冷凝器内形成脏堵或积存过多的污垢，从而降低冷凝器的散热效果，影响机房专用空调机组的正常运行。、高热流密度解决方案随着人类社会信息化程度的不断提高，对数据的处理和传输在速度和能力方面的要求也越来越高。同时伴随着半导体技术和集成电路技术的不断创新，体积更小、处理能力速度更快、功能更强的高功率密度机架服务器、刀片服务器、存储服务器、数字交换机、大功率小型机等信息通信设备也应运而生。这些高性能的信息通信设备产生了新的问题即单个机柜的发热量急剧上升，这些高性能的设备集中放置5KW20KW些高热流密度的机柜，采用传统的机房空调系统已经很难满足散热的需要，因此高热流密度的空调制冷解放方案应运而生。系统特点这种高热流密度现象最早出现在欧美发达国家的数据中心内部，究其原因是由于在发达国家征地建设数据中心这种高能量密度的建筑是很困难的事情，所以更多的IDC业主希望在有限的空间内实现更大数据处理和传输的能力，但据我们调查研究，截至目前在国内数据中心建设方面，还没有遇到如此大的空间压力，所以国内目前真正意义的高热流密度的数据中心并不多见，只是局限在国家级的超算中心等特殊应用场合，而大多数热流密度较高的数据中心，单个机柜热负荷多集中在5~10kW/Rack，针对此种情况，提出了冷池的解决方案来应对高热流密度问题，如下图所示：即通过将冷通道封闭，过道门与顶棚采用透明有机玻璃设计，既满足了监控需要，又保证了密封性，使空调系统产生的冷风能够完全被高热流密度机柜所吸收，而且为了保证换热充分，冷通道地板可以采用高通过率送风地板，甚至可以在地板下方加装续力风机，增大局部冷风量，这样可以在不影响其他正如果有必要的话可以考虑在热通道上方增加回风导流装置，以保证回风效果。10~20kW/RACK，可以采用行间制冷方式，空调系统采用了水平送风空调队列安装的方式。该空调系统的优势在于能够在精确控制局部过热现象，为机房提供了真正所需的冷量。事实上，当机架服务器按照冷热通道交替的方式排布时，服务器向热通道一侧释放热空气被行间制冷空调系统吸收，并将热空气处理成为冷空气重新送入冷通道以冷却服务器中电子设备，工作原理如下图所示（1~0。20kW柜自带的制冷系统，如在机柜侧面或者背面加装独立的制冷系统才能解决问题。制冷机架 制冷背板当然，如果在数据中心建筑设计之处已做了高热流密度的规划，可以直接在高热流密度机房下一层直接设计空调制冷机房，这样就可以采用常规的机房空调系统来满足高热流密度的问题，如下图所示。、集装箱数据中心解决方案Gartner70%10005年内对数据中心的设备进行更新与扩展，应用和计算密度的快速增长，使得资本压力不断上升，数据中心的1051U2IDC能源的巨大消耗急需呼唤新一代绿色数据中心的出现。为了适应数据中心市场的需求，提出了自己的集装箱数据中心解决方案，以高密度快速提升计算能力，以全封闭降低能源使用率，而且根据客户IT设备以外的动力、制冷模块。工作原理集装箱式数据中心的好处有很多，相比传统的数据中心，集装箱数据中心更加廉价，省去了大笔的数据中心建设费用，并更容易运输。据权威资讯机构数据显示，和具有大量空调甚至活动地板和天花板30%461点更加灵活，室内室外均可安装调试。系统特点高密度：可容纳高密度计算设备，相同空间内可容纳六倍于传统数据中心的机柜数量；PUEPUE1.25；快速部署：集装箱数据中心不需要企业再经过空间租用、土地申请、机房建设、硬件部署等周期，可大大缩短部署周期。以往传统数据中心至少两年才能完成，集装箱数据中心1个半月即可实现。集装箱数据中心的这些特点，令其可作为数据中心构建的标准模块，为企业在短时间内完成数据中心容量的扩展；同时，也可作为单独使用的模块，在企业主数据中心之外建立独立的灾备站点，或用于、局部热点解决方案数据中心机房里安装大量的电子设备机柜，由于机柜内安装的电子设备数量与发热量不同，各机柜的总发热量也不相同。其中会有少量的机柜的发热量过大，明显高于周围其他机柜，超出了空调系统的制冷能力，从而出现部分机柜过热现象，由于这种过热现象只在局部出现，而且这个局部的面积相对于局部气流组织不合理，造成其他机柜的高温出风直接被某几个机柜吸入，造成单个机柜过热。针对以上现象，提出了局部热点解决方案。工作原理所谓“热点空调机”是一台整体式空调机，专门为消除机房热点而设计，具有即插即用（没有普通空调机可能需要的水管路连接、制冷剂管路连接，风管连接系统特点EER高：最高可达3.4；100%结构简单、维修方便、重量轻；安装过程极为简单，无附加的安装工作,地板安装机组带脚轮，可移动；带固定装置，防止因偏高易倾倒。、节能改造解决方案数据中心是一种高能耗的场合，也是节能减排的主要对象。有很多的技术方案可以应用于数据中心1010年也是可以年的投资回报周期是一个较好的结果，至少对于最终用户来讲，可以接受。然而，大量的节能服务公司承接节能服务时，一般都2的需求特点，提出了多种节能解决方案。热管空调系统工作原理如上图所示，该产品由室内与室外两部份（分别称之为室内机组与室外机组）组成，两部之间用2根管路()与室外机组用管路连接后，再在该密封管路系统内部充入适量制冷剂。室外机组安装于比室内机组高一些的位置。当室外温度低于室内温度时，制冷剂会在室外机的传热管路内部凝结成液体，并自然往下流动，然后通过液体管自然向下自然流动到室内机组的下部，并进入室内机组。同时，室内机组的传热管内部的制冷剂液体吸收室内空气中的热量，变成气体，并沿室内机组的传热管及气体管路自然向上流动到室外机组的上部，进入室外机组的传热管，再次被冷凝成液体向下流动。3大部份组成：换热器、风机和机壳。其中机壳用于安装换热器和风机，风机用于强化传热；其中换热器由传热管与用于强化传热的翅片组成。4℃以上时才工作（就是说：44℃时，本产品强制换热不合算。热管空调系统特点分离式结构：该机组采用分离式结构，室内与室外之间只有两根小管路连接，与整体式换热机组相室内的安装与布局灵活性大大增强。此外，机器的一部份安装在室外，整机在室内的安装空间也大幅度减小（针对室内安装的整体式换热器而言。1010而且温差越大，能效比越高。延长空调机的寿命：附加热管换热器后，热管换热器工作时，可以减少压缩机的工作时间，从而延长压缩机或空调机的工作寿命。保证室内环境洁净，维持室内湿度：与直接引入室外新风的自然冷却方式相比，采用该机组不会造成室风空气的污染，保证室内的洁净度。同时，由于没有室内外的空气的交换，室内的湿度得到保持，也可以避免对过滤器的经