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建设银行武汉灾备中心的空调设计


来源:CCHVAC


一、工程概况

建设银行灾备中心项目位于武汉市洪山区,总建筑面积:20.4万平米,由数据中心(3个机房建筑)、运维中心、呼叫中心、研发及办公综合楼等子项组成。其中运维中心为地上五层,高度22.8米,为多层建筑,其余各子项均超过24米,为高层建筑。

二、工程设计特点

本项目空调系统分园区和数据中心两部分,其中园区采用集中冷热源的空调系统,数据中心3栋机房楼分别设置独立的空调冷源。数据中心空调负荷大且主要为显热负荷,耗能高,可靠性要求高,全年保持每天24小时供冷,因此在其空调系统设计中,需要充分考虑系统的节能及供冷安全的问题。由于数据中心常年散热,因此本项目冬季利用数据中心散热为园区供暖。

三、设计参数及空调冷热负荷

1、园区空调系统夏季冷负荷8863kW,冬季热负荷5200kW。室内主要房间温度按26℃设计。

2、机房楼每栋空调冷负荷16000kW,冷通道设计温度18℃,热通道设计温度30℃。

四、空调冷热源及设备选择

1、园区空调系统的冷热源

1)空调系统采用高低温双冷源,冰蓄冷系统为低温冷源,水冷螺杆式冷水机组(冬季为水源热泵工况)作为高温冷源。双工况制冷机组在低谷电价时段满负荷运行制冰蓄冷,空调时释冰放冷,通过板式换热器供应低温冷水,作为新风系统和低温送风全空气系统的冷源;水冷螺杆式冷水机组(水源热泵机组)按高温冷水工况运行,负担室内的显热负荷。水冷螺杆式冷水机组(水源热泵机组)冬季利用数据中心的机房排热作为低位热源进行热泵工况运行,负担本工程全部空调热负荷。水冷螺杆式冷水机组(水源热泵机组)按冬季热负荷选型。另设二台燃气热水机组,当数据中心因分期建设前期可能存在排热量不足时,作为供热量的补充及以后水源热泵机组的备用热源。

2)低温水冷源选用二台螺杆式双工况制冷机组,单机标准空调工况制冷量为1491KW,制冷性能系数(COP)不低于5.5;采用分量蓄冰,双工况主机与蓄冰装置串联,主机位于上游的蓄冰供冷形式。蓄冰装置采用冰盘管式,选用6台蓄冷量为2620KWH(745RTH)的蓄冰槽,内融冰。载冷剂采用质量浓度为25%的乙二醇水溶液,通过板式换热器向新风(空调)系统供冷,板式换热器换热量按满足空调系统峰值负荷时的低温冷水供冷量计算,为6000KW。一次水温为3.5℃/11.5℃,二次水温为5℃/13℃。

3)高温水冷源选用二台水冷螺杆式冷水机组(水源热泵机组),单机设计工况制冷量为2390KW, 采用冷却塔冷却,冷水温度为13.5℃/18.5℃,冷却水进出口水温为32℃/37℃,制冷性能系数(COP)不低于6.8。冬季水冷螺杆式冷水机组(水源热泵机组)切换至数据中心空调机房的冷水系统,机组转化为热泵工况。数据中心空调机房的冷水系统供回水温度为12℃/18℃,即水源热泵机组的低位热源供回水温度为18℃/12℃,空调热水供回水温度为45℃/40℃。水源热泵机组在设计工况的单台供热量为2637KW, 制热性能系数(COP)不低于5.0。水冷螺杆式冷水机组(水源热泵机组)同时兼作蓄冰低温冷水系统的基载制冷机,作为夏季夜间冷源,供回水温度6/12℃,直接供给低温水系统;供水与高温冷水回水经三通阀混合后,作为高温冷水系统的供水,高温冷水供回水温度为13/18℃。

2、数据中心空调冷源

1)空调冷源采用离心式冷水机组。中央冷冻站设置5台4044KW(1150RT)组冷水机组,按照(N+1)配置,每台冷水机组设置与之配套的冷水一次泵、冷却塔、冷却水泵,冷冻水供回水温度为11.5/18℃。冷冻水采用一、二次泵系统,一次泵定流量、二次泵变流量运行。

2)冬季设置板式换热器,环境温度低时采用自然冷却提供冷量,每台冷冻机配一台换热器,规格大小与冷冻机相匹配;换热器的配置与冷冻机相同,换热器同冷冻机串联安装,冬季可提供部分自然冷却冷量,以节省能耗。

3)为确保制冷系统能连续制冷,保证数据中心机房的温度在设计范围之内,设置一组不间断供冷系统。蓄水储冷水池内水温设计为12~13度,蓄水量为800m3,可以满足15分钟的全荷载设计供冷量。

五、空调系统形式

1、园区空调形式

园区以双温冷源温湿度独立控制系统为主,具体情况如下所述:

1)地下一层(A区)大会议室、地下一层(A区)大餐厅及办公综合楼一层大餐厅、一层展示中心、二层展厅采用一次回风、大温差变风量低温送风系统,送风温度10℃。

2)运维中心、呼叫中心、研发中心及综合办公楼的开敞式(大开间)办公室采用风机型冷梁(呼叫中心呼叫坐席区设有诱导式冷梁)加低温新风系统,小型办公室及小会议室等采用风机盘管加低温新风系统。新风系统采用低温冷水,送风温度为11.5℃,新风承担全部潜热负荷及一部分显热负荷,风机型冷梁(诱导式冷梁)或风机盘管系统采用高温冷水,承担剩余的显热负荷,为干工况运行。

3)低温空气的分布采用专用低温送风口,确保新风的高诱导比混合、可靠的防结露控制及良好的空气分布性能。

4)除住宿外,所有由独立新风系统供应新风的房间均设置集中排风,并在新风机房设置全热交换机组,对排风进行热回收,经过预冷(热)的新风进入新风机组通过低温冷水(夏季)或热水(冬季)进行热湿处理。新风机组设置湿膜加湿器,冬季对新风进行加湿。

5)在新风进风管设粗效过滤器及蜂巢式静电除尘空气净化模块,新风出风管设紫外线灭菌装置,以满足卫生防疫的要求。

6)对要求24小时空调的场所,如消防中心设分体空调,网络机房、弱电间设独立的多联机空调系统。

3、数据中心空调方式

1)机房新风系统:为了保证机房内空气的新鲜与稳定,满足在机房内工作人员健康的要求以及使机房内能够保证机房内正压,每个计算机房模块设置两台新风机组,新风机组的风机设变频驱动,可根据需要调节新风量的大小,维持机房所需正压,新风机组为水环热泵式机组,夏季对新风除湿、冬季将新风加热至室内露点温度以上;通过调节冷水盘管两通阀的开度控制新风处理露点温度;新风机组装设初、中效过滤器;新风机组不设加湿和加热,在机房空调机房内设直接蒸发式加湿器。

2)机房CRAH机组:CRAH机组安装于独立的空调机房内,同机架排列方向垂直,CRAH机组向活动地板下供应冷却空气,并通过有孔地板或格栅风口根据机架和设备的需要向冷通道内输送冷却空气。热通道内出来的回流热空气通过吊顶回至CRAH机组。CRAH机组冷却盘管阀门可控,以便维持送风温度保持设定值。

3)UPS电池室空调:UPS电池室采用风机盘管空调系统降温,用水环热泵式新风机组处理后的新风送入电池室作为电池室排风补风,风机盘管设置在走廊内。

4)机房辅助室空调:备件库、暂存间、电信接入间等机房辅助间空调采用风机盘管系统。

六、通风、防排烟及空调自控设计

1、本项目地下车库、设备用房等均设置机械通风系统。防烟楼梯间、前室及消防前室按防火规范设置防排烟系统,房间、内走道相应设置排烟设施。

2、空调冷热源系统的控制

1)空调冷热源系统采用群控的控制方式,实现能量积算、温度控制、出水温度的再设定、机组及配套组的自动投入或退出、机组的均衡运行,实现空调冷源系统智能化运行,达到可靠、经济运行的目的。

2)双工况制冷机组在蓄冰工况运行时的启停控制程序为:开机程序,冷却塔风机开→乙二醇溶液初级泵(对应管路电动蝶阀)→制冷机组。停机与此相反。

3)双工况制冷机组在空调工况运行时的启停控制程序为:开机程序,冷却塔风机开→乙二醇溶液次级泵(对应管路电动蝶阀)→乙二醇溶液初级泵(对应管路电动蝶阀)→空调冷水二次泵(对应水路电动蝶阀)→空调冷水一次泵(对应水路电动蝶阀)→制冷机组。停机与此相反。

4)夏季夜间供冷高温水的混合控制:夏季夜间供冷由水冷螺杆机组供应6℃的冷水,高温冷水由高温侧回水与6℃的冷水混合而成,现场控制器根据高温冷水侧二次泵入口处的温度传感器,控制电动三通阀,调节低温冷水及高温冷水回水的比例,使之满足高温冷水供水温度的设定值。

5)二次泵的控制:现场控制器(DDC)根据各自最不利环路上2/3处的压差信号控制水泵变频器,调节水泵转速,控制各环路的水流量。

精密空调房间的温度控制:现场控制器(DDC)根据房间温度信号(变配电室)或地板送风口的压差信号控制变频器调节送风机转速,通过调节送风量使室温恒定。

7)精密空调机组出风温度的控制:当送风机的转速大于设定最小转速时,采用变风量定出风温度控制,使送风温度恒定;当送风机的转速低至设定最小转速时,采用定风量变送风温度控制,使室内温度稳定在设定的基准上。


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