数据中心空调系统的安全性极为重要，作为被赋予重要任务的数据中心基础设施，要求每天 24h，全年 365 天不间断运行。服务器具有高热密度与热敏感性的特点，空调系统运行中断，可能引起设备宕机。
随着数据中心 IT 功率密度越来越大，在目前建设的高密度数据中心，均应设置安全保证措施。数据中心的业务不同，对可靠性的要求也不同，其基础设施的架构要求会有所区别，投资费用有很大差别。可靠性过高，会造成投资和运行费用偏高；可靠性过低，则可能无法满足需求，一旦出现故障，会造成较大的经济损失。所以，数据中心建设应根据业务对可靠性的需求选择正确的级别，并按级别正确配置相应的空调系统。
大型数据中心用的空调冷却系统，系统复杂，影响空调运行安全的因素也很多，比较常见的有设备故障、管路故障、断电、停水、水质问题、地震、误操作等。针对这些影响因素，会采取一些安全保证措施，如设备冗余、管路设备及检漏、连续供冷、供水保证、水处理、抗震、连锁与自动控制等。
具有足够的设备冗余以进行维护是解决数据中心空调系统中出现设备故障的主要安全保证措施。设备配置为 N X（1 ～ X）或 2N 配置，具体冗余配置根据数据中心建设等级确定。我国的数据中心建设等级分级标准 (GB50174) 根据运行中断所导致的危害程度将数据中心划分为 A、B、C 三级，对不同等级的数据中心空调安全性要求见表 1。
表 1 不同等级的数据中心空调安全性要求 (GB50174)
以下为 A 级数据中心中常见的几种空调管路系统形式，供参考：
图 1 A 级数据中心，末端空调 N 1，环网
图 2 A 级数据中心，末端空调 N 2，环网
图 3 A 级数据中心，双冷冻站、管道双供双回、末端空调单盘管
图 4 A 级数据中心，双冷冻站、管道双供双回、末端空调双盘管
为了满足数据中心工程对不间断制冷的要求，往往需要用到空调蓄冷技术。
水蓄冷技术广泛应用于数据中心工程。根据蓄冷罐是否承压分为开式蓄冷罐和闭式蓄冷罐，根据蓄冷罐的材质分为钢制蓄冷罐和混凝土砼砌蓄冷罐，根据摆放的形式分为立式蓄冷罐和卧式蓄冷罐，根据蓄冷罐的形状分为圆柱型蓄冷罐和方形蓄冷罐。
蓄冷罐储存的冷量，保证备用柴油发电机组可以紧急启动提供后备电力及冷水机组完成自检恢复至正常供冷状态所需时间内数据中心机房的正常运行的所需冷量；考虑各设备重启时间，一般数据中心应急蓄冷时间为 10 ～ 15min。
数据中心中常用的蓄冷罐分类有如下几种：
开式钢制立式蓄冷罐，内设布水装置，保证设备在平面上充分分配，在垂直面上的水流缓慢，Re 数低于 2000。当建筑物高于开式非承压蓄冷罐液面高度时， 需要配置板式换热器。
闭式钢制立式蓄冷罐或闭式钢制立式蓄冷罐，可承压 4-16kg，可放置于室内、室外或埋于地下，该蓄冷罐无需配置板式换热器，可由蓄冷罐直接向末端供冷， 适用于各类建筑。
蓄冷罐的容积可按照系统需要的蓄冷量来确定，同时考虑蓄冷罐与冷冻水系统连接的管路，该管路中的冷水保有量也可作为一部分蓄冷水量。
系统需要的蓄冷水量为：
式 中 ：
V1—蓄冷水量，m³；Q—蓄冷量，kWh；
C—水的定压比热容，4.18KJ/kg·℃；ρ—蓄冷水密度，一般取 1000kg/m³；
T—蓄冷进水温度与释冷回水温度间温差；η—蓄冷罐的有效利用率，一般取 85%~90%；
管道系统中保有冷水量为：
式 中：
V2—管道中保有冷水量，m³；R—管道的半径，m； L—供水管道总长度，m；
蓄冷罐容积为：
蓄冷罐容积确定后需根据摆放位置，吊装运输通道尺寸，系统的连接形式、承压等级等信息综合考虑后确定使用蓄冷罐的形式及尺寸。
蓄冷罐作为应急冷源在数据中心常用的连接形式有以下多种：
图 5 闭式承压蓄冷罐串联系统示意图
蓄冷罐串联在冷冻水系统中，平时模式蓄冷罐关闭，当断电后，冷水机组停止运行，UPS 为冷冻水泵供电，蓄冷罐阀门开启，旁通管路关闭，向末端供冷；释冷完毕后调节阀门小流量为蓄冷罐蓄冷，蓄冷完毕后关闭阀门，蓄冷罐旁通运行。
图 6 开式非承压蓄冷罐并联二级泵系统示意图
蓄冷罐并联在冷冻水系统中，平时模式蓄冷罐关闭，当断电后，冷水机组停止运行，UPS 为二次泵供电，蓄冷罐阀门开启，向末端供冷；释冷完毕后关闭释冷泵， 调节蓄冷罐阀门开度，小流量为蓄冷罐蓄冷，蓄冷完毕后关闭阀门。冷水主机直接向末端供冷。
文章来源:《数据中心蒸发冷却冷水系统及高效空调末端集成技术白皮书》
联系客服
