隨著國家對(duì)數(shù)據(jù)中心能耗要求的不斷提高，追求更低的PUE和WUE已成為當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的共同目標(biāo)。在外部的政策引導(dǎo)和數(shù)據(jù)中心內(nèi)部降耗增效需求的共同驅(qū)動(dòng)下，數(shù)據(jù)中心液冷作為可以支持更高功率密度的先進(jìn)高效制冷解決方案，正處于快速發(fā)展的階段。在我國南方地區(qū)，液冷將成為實(shí)現(xiàn)更低PUE最有效的手段之一。此外，液冷方案也適用于改造老舊數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施適用性較強(qiáng)。因此本文結(jié)合工程項(xiàng)目，簡(jiǎn)述液冷水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些思路及特點(diǎn)。
設(shè)計(jì)示例概況
案例項(xiàng)目位于數(shù)據(jù)中心一層，機(jī)房等級(jí)按國標(biāo)A級(jí)設(shè)計(jì)，液冷機(jī)房采用水噴淋滅火系統(tǒng)，配備消防排煙設(shè)施。液冷機(jī)房設(shè)計(jì)室內(nèi)干球溫度24±2℃，相對(duì)濕度30%~60%，露點(diǎn)溫度5.5~15℃，機(jī)房按1次/h設(shè)置新風(fēng)，滿足人員及機(jī)房正壓要求。
液冷機(jī)房設(shè)計(jì)方案
液冷服務(wù)器發(fā)熱量由液冷系統(tǒng)處理，房間負(fù)荷及網(wǎng)路機(jī)柜等由液冷機(jī)房的風(fēng)冷房間級(jí)空調(diào)處理。液冷機(jī)房采用500mm高架空地板。浸沒式液冷機(jī)房共設(shè)置8個(gè)液冷模塊，單個(gè)液冷模塊IT容量為40kW，8個(gè)液冷模塊共設(shè)置4臺(tái)CDU（主用2個(gè)，備用2個(gè)），冷源采用閉式冷卻塔，冗余按1+1設(shè)置。室外一次側(cè)冷卻塔供回水溫度為32/38℃，室內(nèi)二次側(cè)冷媒供回溫度為35/42℃，一次側(cè)冷媒采用體積濃度30%乙二醇溶液，二次側(cè)冷媒采用Naoh3000溶液。CDU容量按照170kW設(shè)計(jì)，CDU內(nèi)置板換及二次循環(huán)泵。冷源采用的閉式冷卻塔滿足當(dāng)?shù)貥O端溫度下實(shí)現(xiàn)100%自然冷卻。冷卻塔容量按單臺(tái)340kW設(shè)計(jì)，冷卻水泵與冷卻塔一一對(duì)應(yīng)，室外管線設(shè)置電伴熱。液冷機(jī)房設(shè)置恒濕機(jī)，保證室內(nèi)濕度要求。
液冷空調(diào)系統(tǒng)原理
液冷空調(diào)系統(tǒng)原理圖
系統(tǒng)控制邏輯
●冷卻塔控制：通過調(diào)整冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、噴淋泵啟停和旁通閥開度，保證供水溫度。
●一次側(cè)水泵：通過調(diào)整一次側(cè)水泵運(yùn)行頻率，保證最不利末端供回水壓差。
●設(shè)備啟停順序：冷卻塔一次側(cè)水泵一一對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，先開水泵，隨后啟動(dòng)對(duì)應(yīng)冷卻塔；系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，先關(guān)閉冷卻塔，隨后關(guān)閉對(duì)應(yīng)水泵。
●備用：兩臺(tái)冷卻塔一用一備，互為備用，兩臺(tái)常開，平時(shí)均低速運(yùn)行，當(dāng)一臺(tái)故障時(shí)，另一臺(tái)提速運(yùn)行，確保供水溫度。
●CDU機(jī)組包括二次循環(huán)泵、閥門、換熱器等部件，接入一體化監(jiān)控系統(tǒng)。通過調(diào)整CDU進(jìn)水管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度，保證二次側(cè)供液溫度；通過調(diào)整CDU內(nèi)二次側(cè)水泵頻率，保證液冷模塊單元介質(zhì)溫度，CDU機(jī)組控制器直接采集液位傳感器和溫度傳感器數(shù)據(jù)，避免單點(diǎn)故障。水泵進(jìn)出口設(shè)置壓力傳感器，用于判斷水泵是否正常運(yùn)行，過濾器前后設(shè)置壓力傳感器，用于判斷傳感器是否需要清洗或更換。液冷系統(tǒng)中參與控制的傳感器均設(shè)置冗余。
本文結(jié)合工程項(xiàng)目，介紹了數(shù)據(jù)中心液冷水系統(tǒng)方案架構(gòu)思路。本項(xiàng)目全年均可利用自然冷源，直接用閉式冷卻塔換熱即可滿足液冷服務(wù)器制冷需求，無需機(jī)械制冷介入。對(duì)于不同項(xiàng)目需根據(jù)項(xiàng)目所在地區(qū)氣象參數(shù)，校核冷卻介質(zhì)溫度。不管是冷板液冷還是浸沒式液冷，冷卻系統(tǒng)（冷卻塔冷卻）原理類似，兩者對(duì)冷卻液介質(zhì)要求有所不同，從而對(duì)管道附件及設(shè)備材質(zhì)也有不同要求。
海悟在數(shù)據(jù)中心液冷方面具備成熟的實(shí)踐及解決方案，旗下的咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院具備機(jī)電總承包一級(jí)資質(zhì)及建筑設(shè)計(jì)甲級(jí)資質(zhì)，擁有專業(yè)設(shè)計(jì)施工團(tuán)隊(duì)。同時(shí)還配備有BIM及CFD仿真團(tuán)隊(duì)，賦能數(shù)據(jù)中心液冷水系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展。在可預(yù)見的將來，液冷系統(tǒng)作為一種適應(yīng)性強(qiáng)且高效綠色的冷卻方式，將逐漸替代傳統(tǒng)冷卻形式，引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心冷卻新時(shí)代。
