| 摘要：介绍了大规模数据中心的空调系统特点及设计思路，概述了数据中心空调系统的气流组织、设备配置、节能措施；论述了高密度机房空调系统的冷却方式，以及绿色数据中心的概念，并采用CFD模拟论证了设计的实际效果。 |
4.冷水站设计
4.1系统配置
（1）数据中心的冷源采用10kV高压离心式冷水机组提供，设计参数供水参数7℃，共分为2个完全独立的冷水系统。系统1主要服务6个常规密度模块和1个高可用性模块及其配电辅助用房；系统2主要服务3个高密度的模块及其配电辅助用房。
（2）系统1计算冷负荷为6500kW，采用4台700USRT的水冷离心式冷水机组（3用1备），比设计负荷富裕约10%，考虑了后期可能的容量调整和少量扩容。设置3+1的冗余配置是考虑业主对模块化和高可靠性的设计要求，系统1的1台主机对应2个常规高密度机房模块，系统2的1台主机对应1个非常规高密度机房模块，因此该配置可同时实现模块化、分期实施、高可靠性的需求。
（3）根据参考数据，当每台机柜发热量为14.4kW时，断电后室内温度达到40℃的时间约为1分钟，而系统断电后从柴油发电机的启动到冷水机组正常运行需要较长的时间，因此系统1和系统2的水系统中各设置了一个100m³的储水罐，储备容量为系统满负荷5分钟的循环水量。储水罐与系统采用并联的接入方式，突发停电后，在主机无法及时启动的情况下，替代主机提供冷源。
4.2免费冷源冷却
（1）计算机房设备热量是空调系统的主要负荷，在过渡季节和冬季，室外温度已经低于机房温度的情况下，充分利用室外的免费冷空气是计算机房节能的关键。结合本项目的气象条件，设计中采用冬季闭式冷却塔直接供冷的节能方式。计划在室外湿球温度低于7℃的时候开始采用，因项目实施地点靠近北京，采用北京典型年气候条件为设计依据。表1是北京气象统计资料。
（2）经过统计计算，一年中可以免费冷却的时间为12d。根据北京地区气象资料，北京地区连续8小时以上气温湿球温度小于等于7℃的小时数为3120h/a，见表2.冬季气温湿球温度大于7℃时和夏季，空调设备全部运行。
（3）制冷主机和冷却水循环泵将节省30%的运行费用。每台机组的功率为450kW，共计6台，停机时间按每年3120h计算，全年节约800万kWh电。冷却水循环泵的功率为55kW，共6台，停机时间按每年3120h计算，全年节约10万kWh电，节能效果非常明显。
5.绿色数据中心的PUE指标
（1）当前，测量数据中心的能耗指标主要采用PUE——电能使用效率，PUE=数据中心总能耗/IT设备能耗，PUE是一个比率，越接近1表明能效水平越好。
（2）本项目规划IT系统设备供电容量为13800kVA，当功率因素为0.8时，相当于IT系统热负荷为11040kW。如果仍采用旧有的数据中心工艺设计，考虑其它损耗，系统总耗电量将达到惊人的程度。
（3）PUE指标分析：以下我们将结合本项目的实际特点，对数据中心能效比的关键指标——PUE进行初步分析，分析的前提条件如下：1）能源统计范围仅包括高性能计算机房及其办公区；2）高性能计算机房采用冷水系统冷却；3）水冷空调系统的综合能耗比为3.3；4）有功功率因素为0.8.
（4）当机房实际电负荷达到100%设计负荷时，系统的PUE指标为1.56，在免费冷源冷却的运行工作状况下，系统的PUE指标仅为1.30，远低于行业通常水平。
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