近年，大型數據中心數量的迅猛增加，推動了我國數據中心平均規模的快速提升。而持續高速增長的信息消費，推動數據中心的快速發展，進而為數據中心大型化奠定了基礎。除需求增長外，國家的相關政策法規出臺、持續推進的信息基礎設施建設（如“寬帶中國”）、電子商務、移動互聯網和云計算等的快速普及也是數據中心大型化的重要推手，大型數據中心的能耗更高，那么在設計規劃上如何做到節能？

數據中心建設等級及引用標準

整體標準GB 50174

●遵循國標GB 50174-2008 的A/B級機房標準

●模塊化設計，靈活彈性以滿足IT及業務逐步發展的需求，并可減少初期投資和運維成本

系統架構Uptime Institute

●系統架構參照Uptime Institute于2012年8月最新發布的等級標準中定義的最高可用性等級Tier IV Ⅲ

●N+1設備配置，雙路配送路由

●冗余設備和管線之間物理隔離

●不間斷制冷

●自動故障切換

網絡布線TIA-942-A

●網絡布線系統架構將主要參照TIA-942-A中Tier 4等級的要求設計

●增加新空間——中間配線區IDA

●使用OS2/OM4/Cat.6A傳輸介質

環境空調ASHRAE

●機房環境按美國ASHRAE TC9.9發布的指引《2011 Thermal Guidelines for Data Processing Environments》中Class A1等級設計

●采用自然冷卻、中溫冷凍水等各項高效節能技術，在確保Tier IV可用性等級的前提下，降低年均PUE至：1.5以下

污染物控制ISO / ISA

●機房微顆粒物污染達到 ISO 14644-1中定義的Class 8潔凈度要求，入室空氣采用MERV 11或更好的MERV 13過濾器

●機房氣體化學物污染達到 ISA -S71.04-1985中定義的G1級別要求

設施管理TIA-606-B

●設施管理標識系統主要參照TIA-606-B中Class 3類型編制

●標識材料滿足UL 969標準

●標識色卡參考ASME A13.1-2007和ANSI/NEMA Z535.1-2006

數據中心空調系統的可用性保障

其中數據中心空調系統作為重要的一個子系統，其可用性保障需要從整體可用性、運行經濟性、配置靈活性和運維便捷性等方面去考慮。如下圖所示：

機房冷源系統設計有以下兩大特點：

●集中冷源：通過冷凍水管網集中為IT設備提供冷源，克服分散冷源系統在大型數據中心中應用效率低下的缺點；需要大量室外機；同時單層機房面積可以做的更大。

●2N架構：生產機房根據Tier IV機房標準，自冷源起、經管網直至末端室內機，采用2N系統架構，國標A級機房標準；

數據中心的主要規劃

數據中心的平面規劃；人流、物流規劃；電力規劃；綜合布線規劃；冷規劃；

數據中心的規劃要點

●供電就近原則；

●供冷就近原則；

●數據中心建筑級模塊化；

●機房級模塊化；

●列間級模塊化（微模塊）

●模塊化有建筑級—建筑內級別-列間級別-機柜級別

●柴油發電站集中化；

●整體以電力需求及供給為主線進行規劃；

數據中心冷凍水設計與其他項目比較

數據中心冷凍水設計與其他民用項目比較

數據中心冷凍水設計要點

數據中心冷凍水系統幾種常規做法及比較：

1、一次泵系統；

控制簡單，持續制冷時，一次泵需要配置不間斷電源；

2、二次泵系統；

控制復雜，持續制冷時，只需要二次泵需要配置不間斷電源；

3、蓄冷罐并聯系統；

控制復雜，冷凍水部分需要旁流，流過蓄冷罐，

蓄冷罐不增加系統阻力。

4、蓄冷罐串聯形式；

控制簡單，蓄冷罐增加水系統阻力，冷凍水一直流過蓄冷罐，沒有旁流冷損失。

提示：冬季時閉式冷卻塔作為干冷器（風冷）時，可以不噴淋水。這種工況時閉式冷卻塔的散熱量很小，在數據中心不是很實用，其他工業行業有使用。

開式與閉式冷卻塔工作原理

冷卻塔主要和濕球溫度（空氣中水蒸氣達到飽和時的溫度）有關，靠水的蒸發帶走熱量。

一、開式塔

冷卻水直接和空氣接觸，冷卻水噴淋在填料上通過蒸發帶走熱量。

二、閉式塔

冷卻水通過盤管間接接觸，水槽內的水噴淋在盤管上蒸發（潛熱）帶走熱量。

開式冷卻塔與閉式冷卻塔比較

冷凍水系統實現節能的一些方法

●采用中溫冷凍水系統，提高冷凍水供回水溫度至12/18℃，水冷機組COP值可從5.5提高至7.0，預計節能15～20%；大型可采用高壓離心冷水機組磁懸浮冷水機組。

●采用溫濕度獨立控制系統。

●在上述冷凍水水溫的前提下，可提高機房送風溫度至干球溫度16～18 ℃以上，滿足ASHRAE Class A1等級要求；以及中國電信的標準要求。

●采用冷凍水、風機變頻控制；

●采用冷卻塔間接制冷；

其他實現節能的一些方法

●機房專用空調采用EC風機；直流變頻風機；效率高、可按需送風。

●機房專用空調采用溫濕度獨立控制設計，避免冷熱抵消現象；浪費能量；

●機房專用空調無電加熱；預計室內機部分節能20～30%；

●機房空調采用小風量大晗差的設計思想，溫差大于10℃；

●采用新風直接制冷；熱管空調；

●采用等焓加濕過程的濕膜加濕機組，在空氣增加含濕量的同時，空氣的干球溫度也隨之降低，從而有效減輕機房空調的制冷負荷；

供電系統節能的一些辦法

●使用高頻UPS、直流供電等；

●提高負載率，這是節能的最好方式，同時也是最直接的；

關于空調冷源節能設計

水冷型冷凍水系統通過板式換熱器實現水側自然冷卻，在北京地區預期有3~4個月可實現完全或部分自然冷卻，使得年均PUE的貢獻值可下降0.1~0.2；

冬季可通過水源熱泵系統回收機房余熱，承擔建筑物所需的供熱負荷（如：新風系統、辦公區域、發電機房等），節省了工程造價和運維費用。

關于機房氣流組織設計的節能要點

機房氣流組織

●地板下靜壓箱送風，地板架設高度1100mm；低密度區800mm

●高密度雙側送風，低密度區單側送風，送風距離不超過16米；

●吊頂天花上靜壓箱回風，并加裝回風風帽；

●柜間采用冷熱通道布置，通道寬度1200mm；

封閉冷通道

●機房環境散熱較少

●視覺美觀、參觀效果明顯

●機房需要吊頂

●對綜合布線有影響

機房空調氣流組織參考效果圖

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