数据中心水冷冷冻水空调系统应用研究

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1、数据中心水冷冷冻水空调系统应用研究王克勇卢智军卜东洁潘俊江苏省邮电规划设计院有限责任公司引言随着国家信息化水平的不断提国内外标准对空调水系统的要求水冷冷冻水空调系统在民用建TIA-942标准中的TierⅢ等级。目前国内大型数据中心机房空调系统设计大都采用TierⅢ标准。高，通信行业各项业务飞速发展。随着业务量和网络规模的快速扩张，能源消耗持续增加，2010年全行业综合耗电达到了334亿度，同比增长15.3%。“十二五”是新一代移动通信和下一代互联网等新技术、新网络的引入期，视频、图像等新业务、新

2、应用带来数据业务快速增长，大规模数据中心的建设使得集成度高、能耗大的数据单架设备大量增加，能源消耗总量呈指数增长。通信行业面临巨大的节能减排压力，到2015年单位电信业务总量综合能耗比2010年下降10%，新建大型云计算数据中心的PUE值在1.5以下。由于水冷冷水机组的高能效比，同时，在冬季还可以采用冷却塔供冷系统运行，在大型数据中心机房楼采用水冷冷冻水空调系统已经成为一种趋势。筑中已经应用很久，但在通信机房采用水冷冷冻水空调系统近几年才开始。数据中心机房放置的服务器是很重要的设备，这对数据中心

3、的水冷冷冻水空调系统的安全性、可靠性提出更高的要求。空调系统在设计时必须考虑必要的设备和管道的备份冗余。国内外数据中心设计规范和标准都对不同等级的数据中心机房的水冷冷冻水空调系统配置提出相应的要求。《电子信息系统机房设计规范》、美国《数据中心电信基础设施标准》、《中国电信IDC机房设计规范》中对水冷冷冻水空调系统的要求见表1。从表1可以看出，国际标准和中国电信IDC机房设计标准中A级相当于3种典型水冷冷冻水空调系统分析典型的水冷冷冻水空调系统包括以下3种，下面分别进行分析。3.1北方某数据中心机

4、房空调系统(1)设计方案北方某数据中心空调水系统设置完全独立的两个子系统（A、B系统）。其冷水机组、冷冻水泵、冷冻水管、冷却塔、冷却水泵、冷却水管完全独立，末端空调机组分别接入A、B系统。每个子系统的设计容量占整个数据中心总冷负荷的70%，同时A、B系统满足冷水机组备份不少于１台，且每个机房的末端空调机组备份不少于１台。A、B系统分别设置两台24TELECOMMUNICATIONSTECHNOLOGY/2013·3随着节能压力的增大，在大型数据中心机房采用水冷冷冻水空调系统已经成为一种趋势，通过

5、分析3种典型的水冷冷冻水空调系统的优缺点，为今后数据中心空调水系统的设计提供参考。关键词数据中心空调水系统节能减排摘要防污染网补水管CT-1CT-2CT-3CT-4LOA-1LOA-2LOB-1LOB-2LB-1LA-1LOA-1LOA-2LOB-1LOB-2LA-2LB-2B系统LOB-2L-4分水器AL-3集分水器机房专末端接管示意接自来水管集分水器B集水器A集水器B分水器B用空调LOA-2L-2落地式膨胀水箱L-1A系统A冷水机组和冷水泵、两台冷却塔和冷却水泵，每个子系统内部的冷水管、冷却

6、水管共用。A、B系统内冷却塔并联和冷却水泵分别并联后再相连。正常运行时，A、B系统同时工作。其原理如图１所示。(2)主要优点A、B系统完全独立，互不影响。A、B系统不需要切换，运行维护比较简单，减少维护的工作压力。管道比较简单，末端机组仅接入一个子系统。当一台冷水机组、冷水泵、冷却塔或冷却水泵出现故障时，系统在不进行任何操作的情况下，还能够提供整个机房所需的冷负荷。A、B系统内的两台冷却塔可以对应系统内任意一台冷水机组使用。(3)不足之处A、B系统内部分冷水和冷却水管共用，如果出现故障，该系统将

7、退出服务。冷水机组和末端空调机组配置往往大于“N+1”配置，投资较大。A、B系统管道没有完全备份，当一个子系统的管路出现故障时，空调系统仅能提供70%的负荷，机房温度会逐步上升。3.2江苏某数据中心空调系统(1)设计方案江苏某数据中心空调水系统设置A、B两个子系统。冷水机组采用3+1备份，每个子系统设置2台冷水机组，每台冷水机组的冷却水系统独立设置。冷水管道（集分水器到末端空调机组）采用双回路，并完全备份。A、B系统的4台冷水机组同时接入A、B系统的集分水器。A、B系统的冷水管（4根）均接LOA

8、-1LOB-1用空调LA-1LA-2L-4L-2www.ttm.com.cn25LOA-1LOA-2LOB-LOB-2表1国内外标准对空调水系统的要求标准GB50174-2008TIA-942中国电信IDC机房设计规范项目A级B级C级TierⅣTierⅢTierⅡA级B级C级制冷主机和水泵、冷却塔等主设备N+X冗余（X=1～N）N+1冗余NN＋N或2（N＋1）N+（1～N）N+1N+X冗余（X=1～N）N+X冗余（X=1～N）N+1冗余恒温恒湿空调N+X冗余（X=1～N）N+1冗余NN＋N或2（