本文來自IDC公社，作者/劉星、徐偉。
0引言
在信息化時代，作為核心的數(shù)據(jù)中心，有著舉足輕重的地位。數(shù)據(jù)機(jī)房內(nèi)部一旦灰塵過多，可能導(dǎo)致靜電放電問題而損壞元器件，造成不可估量的損失。為了解決這個問題，需要對機(jī)房內(nèi)部補(bǔ)充新風(fēng)，維持機(jī)房內(nèi)與機(jī)房外走廊的正壓差，保持空氣的潔凈度，從而控制空氣中的含塵量。數(shù)據(jù)中心對室內(nèi)環(huán)境溫度有明確的要求，因此在引入室外新風(fēng)之前需進(jìn)行預(yù)冷、預(yù)熱，從而不增加室內(nèi)精密空調(diào)的冷熱負(fù)荷。本文主要分析數(shù)據(jù)機(jī)房新風(fēng)送入的通道、季節(jié)不同對新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點要求的影響。
1數(shù)據(jù)機(jī)房新風(fēng)量的確定
數(shù)據(jù)中心新風(fēng)主要為了提高數(shù)據(jù)中心室內(nèi)空氣質(zhì)量，保證機(jī)房微正壓，以及保證工作人員正常工作需求（≥４０ｍ３／（人·ｈ））。新風(fēng)量建議取“維持?jǐn)?shù)據(jù)中心所需正壓值”和“≥４０ｍ３／（人·ｈ）”２種標(biāo)準(zhǔn)計算的較大值。維持機(jī)房正壓（主機(jī)房對走廊或其他房間的正壓≥５Ｐａ）所需的新風(fēng)量，即要求通過門窗等縫隙的出風(fēng)速度≥２．８ｍ／ｓ。由于維持機(jī)房正壓所需新風(fēng)量難以計算，根據(jù)經(jīng)驗及參照潔凈室的設(shè)計，可按換氣次數(shù)１～２ｈ－１計算。若機(jī)房四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)的密封性較好，可采用換氣次數(shù)≥１ｈ－１來計算新風(fēng)量；若密封性較差，可適當(dāng)提高換氣次數(shù)并采取密封措施。最有效且節(jié)能的辦法是對四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)采取密封措施，應(yīng)特別注意活動地板下和吊頂內(nèi)的密封，所有穿過機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)的管線敷設(shè)后均應(yīng)將孔洞封堵嚴(yán)密，防止漏風(fēng)。數(shù)據(jù)中心新風(fēng)量的選取應(yīng)適宜，新風(fēng)量過小不能滿足機(jī)房溫濕度和潔凈度的要求，新風(fēng)量過大將會給空調(diào)系統(tǒng)增加較大的負(fù)擔(dān)。
2數(shù)據(jù)中心機(jī)房新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點分析
2.1數(shù)據(jù)中心機(jī)房冷、熱通道環(huán)境分析
數(shù)據(jù)中心新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點的選取，首先應(yīng)明確新風(fēng)送入冷通道還是熱通道，因為數(shù)據(jù)中心內(nèi)冷通道和熱通道的環(huán)境狀態(tài)區(qū)別很大，對新風(fēng)狀態(tài)點的要求也不同。ＧＢ５０１７４—２０１７《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》對機(jī)房內(nèi)環(huán)境有明確的要求，見表１。
由表１可以看出，規(guī)范對數(shù)據(jù)中心室內(nèi)的露點溫度和相對濕度是有明確要求的，同時數(shù)據(jù)中心內(nèi)絕對不能發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象。如數(shù)據(jù)中心采用冷通道封閉的方式，假設(shè)冷通道內(nèi)設(shè)計干球溫度?。玻病妫淇諝饨?jīng)過機(jī)柜后升溫至３２℃，即為熱通道干球溫度，根據(jù)表１要求冷通道露點溫度不高于１５℃，同時由于空氣經(jīng)過機(jī)柜升溫的過程為等濕升溫，熱通道理論上露點溫度和冷通道相同。
2.2夏季新風(fēng)送入冷通道送風(fēng)狀態(tài)點分析
結(jié)合上述分析，冷通道干球溫度２２℃、相對濕度６０％，查焓濕圖可知，此時露點溫度為１３．７℃，接近規(guī)范要求的１５℃，比焓為４７．９ｋＪ／ｋｇ（見表２）。為了保證新風(fēng)送入室內(nèi)不結(jié)露，則需要新風(fēng)送風(fēng)溫度高于室內(nèi)露點溫度。
考慮機(jī)房新風(fēng)只承擔(dān)新風(fēng)本身負(fù)荷，新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點為室內(nèi)狀態(tài)點等焓線與９０％相對濕度線的交點。查焓濕圖可知，新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點干球溫度為１８℃、相對濕度為９０％。
對于機(jī)柜數(shù)量少、封閉冷通道數(shù)量有限，有條件將新風(fēng)直接送入封閉冷通道的項目，封閉起來的冷通道容積相對較小，雖然新風(fēng)量不大，但如果新風(fēng)送入冷通道溫度較低，也可起到輔助機(jī)房降溫、增加冷通道冷池的作用。因此確定新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點干球溫度為１５℃、相對濕度為９０％，使新風(fēng)送風(fēng)溫度在滿足室內(nèi)不結(jié)露的前提下盡可能低。以北京夏季為例，經(jīng)計算，１０００ｍ３／ｈ新風(fēng)量新風(fēng)負(fù)荷為１２．０ｋＷ。對于封閉熱通道，新風(fēng)送入房間冷池的項目，可適當(dāng)提高新風(fēng)送風(fēng)溫度至１８℃（相對濕度為９０％）。
建議新風(fēng)送風(fēng)溫度根據(jù)機(jī)房模塊具體情況選擇不低于１５℃或１８℃，同時為保證送入室內(nèi)的新風(fēng)經(jīng)過表冷器后除濕，新風(fēng)送風(fēng)相對濕度應(yīng)為９０％。
2.3冬季新風(fēng)送入冷通道送風(fēng)狀態(tài)點分析
由上述可知，冷通道設(shè)計干球溫度通常選?。玻病?，ＧＢ５０１７４—２０１７《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定冷通道露點溫度不得低于５．５℃，相對濕度不得高于６０％。根據(jù)冷通道干球溫度２２℃、露點溫度５．５℃，查焓濕圖可知此時相對濕度為３４．２％，比焓為３６．６ｋＪ／ｋｇ。對于數(shù)據(jù)機(jī)房而言，室內(nèi)相對濕度過低，但為了節(jié)約能源，減少新風(fēng)熱負(fù)荷，建議新風(fēng)送風(fēng)溫度不高于１０℃，相對濕度為４０％。表３給出了露點溫度接近５．５℃時冷熱通道空氣狀態(tài)參數(shù)。由表３可知，此時熱通道相對濕度低于３０％，應(yīng)開啟加濕功能。如果不開啟加濕功能，熱通道空氣狀態(tài)如表４所示，露點溫度為１２．１℃，此時新風(fēng)送風(fēng)溫度需高于１２．１℃。
2.4夏季新風(fēng)送入熱通道送風(fēng)狀態(tài)點分析
夏季熱通道環(huán)境溫度為３２℃，露點溫度為１５℃，比焓為５８．２ｋＪ／ｋｇ（見表２），考慮機(jī)房新風(fēng)不承擔(dān)負(fù)荷，新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點為室內(nèi)等焓線與相對濕度９０％線的交點。查焓濕圖可知，新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點為干球溫度２１．２℃、相對濕度９０％。相對于封閉的冷通道而言，開放的熱通道容積較大，而機(jī)房維持微正壓的新風(fēng)量較小，利用低溫新風(fēng)和熱通道大量回風(fēng)混合無法起到明顯的冷卻降溫效果。因此，夏季應(yīng)最大限度提高新風(fēng)送入熱通道的溫度以降低新風(fēng)冷負(fù)荷，從而降低數(shù)據(jù)中心電能使用效率ＰＵＥ。以北京為例，夏季室外空氣干球溫度３３．５℃、濕球溫度２６．４℃，相對于熱通道設(shè)計溫度還需要對室外空氣進(jìn)行減焓減濕處理才能送入熱通道內(nèi)。根據(jù)濕空氣焓濕圖可知，只有在熱濕比ε＝－∞與ε＝０之間的空氣狀態(tài)變化是減焓減濕過程［１－２］。針對北京地區(qū)夏季室外空氣狀態(tài)而言，對應(yīng)區(qū)域見圖１，各狀態(tài)點參數(shù)見表５
室外新風(fēng)通過表冷器進(jìn)行減焓減濕處理過程中，先進(jìn)行等濕冷卻后再進(jìn)行減濕冷卻，通常送風(fēng)狀態(tài)點相對濕度達(dá)到機(jī)器露點（即相對濕度９０％）。但在夏季新風(fēng)處理過程中，由于室外新風(fēng)露點溫度為２３．９℃，表冷器中冷水溫度普遍低于此溫度，因此新風(fēng)通過表冷器必然經(jīng)過減濕減焓的空氣處理過程。由此可知，此時室外新風(fēng)極限送風(fēng)狀態(tài)點為圖１中的等濕點，即干球溫度２５．８℃、相對濕度９０％。
綜上所述，建議夏季新風(fēng)送入熱通道的送風(fēng)狀態(tài)點溫度不高于干球溫度２５．８℃，相對濕度為９０％。
2.5冬季新風(fēng)送入熱通道送風(fēng)狀態(tài)點分析
冬季降低新風(fēng)熱負(fù)荷的關(guān)鍵因素是降低新風(fēng)送風(fēng)溫度，具體分析如２．３節(jié)所述?？砂词欠裨跈C(jī)房內(nèi)采取加濕措施來確定新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點參數(shù)。
3結(jié)語
基于北京市室外空氣狀態(tài)點及濕空氣焓濕圖，分析了夏季及冬季新風(fēng)分別送入冷通道和熱通道的送風(fēng)狀態(tài)點。不同地區(qū)數(shù)據(jù)中心機(jī)房新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點的確定應(yīng)根據(jù)項目所在地的室外空氣參數(shù)進(jìn)行具體分析。為保證數(shù)據(jù)中心內(nèi)新風(fēng)需求和避免不必要的浪費(fèi)，建議采用新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點及新風(fēng)量設(shè)計和智能控制相結(jié)合的方式來達(dá)到較好效果。
大型數(shù)據(jù)中心如果設(shè)置的模塊數(shù)量較多，機(jī)房新風(fēng)的設(shè)置應(yīng)盡量分散，最好以模塊為單位設(shè)置新風(fēng)機(jī)組，不建議１臺新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)過多機(jī)房模塊負(fù)荷。實踐證明，在項目實際運(yùn)行時，對新風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制是降低ＰＵＥ的一個重要手段。因此，每個新風(fēng)系統(tǒng)所承擔(dān)的機(jī)房模塊數(shù)量越少，在實際運(yùn)行時越容易單獨(dú)調(diào)節(jié)。
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