数据中心空调设计初探-建筑电气2009.12
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【摘要】数据中心空调系统有别于常规舒适性空调系统，该类设施空调系统的负荷特点是显热负荷密度大、显热比高。就数据中心空调常
文本预览
数 据 中 心 空 调 设 计 初 探
杨国荣 胡仰耆 马伟骏 (华东建筑设计研究院有限公司，上海市 200002)
Discussion on Air Conditioning System Design for Data Centers
Yang Guorong Hu Yangqi Ma Weijun (East China Architectural Design＆Research Institute
Co．，Ltd．，Shanghai 200002，China)
Abstract T he air conditioning system for data 件的数据通信设备主要包括：各类服务器、高密度
centers iS different fr0m colnfortable air conditioning 和超高密度通信设备 、磁带存储器 、存储服务器 、
system in common use，which is characterized by big
工作站及安装数据通信设备的机架或机柜。这些数
sensible heat load density and high sensible heat ratio．
据通信设备所需的环境要求取决于所用设备和制造
The design parameters，load characteristics and system
type of air conditioning system for data centers are 商 美国供热制冷空调工程师学会 fASHRAE)出版
discussed initially，and the future development in design 的系列丛书之一 《数据处理环境热工指南》[11中列
of air conditioning system for data centers in China is
出了数据 中心的相应分级 (1～4级)所对应的环境
prospected．
要求 ； (ASHRAE手册 2007年版应用篇》… 中提到
Key words Air conditioning system Data center
Data communication equipment 了第 5级分类 ．即网络设备 —— 建筑系统 (NEBS)
级，该分类在数据通信中也普遍使用。电子设备环境
摘 要 数据中心空调 系统有别于常规舒适性空 分级如下：
调系统．该类设施空调系统的负荷特点是显热负荷密 a． 1级。它是一个能严格控制环境参数 f露点
度大、显热比高 就数据中心空调常用的设计参数、 温度、干球温度和相对湿度)及执行重要任务操作的
负荷特点及 系统方式进行了简单探讨．并对我国数据 数据通信环境 此工作环境所对应的数据处理设备主
中心空调系统设计发展进行 了展望 要是企业服务器和存储设备。
关键词 空调系统 数据 中心 数据通信设备 b． 2级。它是一个对环境参数 (露点温度 、干
球温度和相对湿度)能进行某种程度控制的数据通信
环境 此工作环境所对应的数据处理设备主要是小型
1 概述
服务器、存储设备、个人计算机及工作站。
依据美 国 《数据 中心电信基础设施 标准》 c． 3级。它是一个只对个别环境参数 (如温度)
进行控制的办公室、家庭或可移动区域环境 此环境
(Telecommunications Infrastructure Standard for Data
Cente ．ANSI／TIA一942—2005)的定义，数据中心是 所对应的设备是个人电脑、工作站及打印机等。
容纳计算机房及其支持区域的一幢建筑物或建筑物中 d． 4级 它是一个只需通风 ．在冬季能满足供
的某个部分．主要设置进行数据处理和数据交换的计 热要求 ．对气候状况进行适当控制的零售点、轻工业
算机、网络设备、电子设备。数据中心空调系统的主要 及工厂环境 此环境所对应的设备是零售设备、工业
任务是为数据处理设备提供合适的工作环境 (温度、 控制器、计算机，以及掌上电脑等便携式电子产品。
湿度 、含尘度等)，保证数据通信设备运行 的可靠性 e． NEBS。一般指对环境参数 (露点温度、干球
和有效性 本文就数据中心的空调设计作初步探讨 温度和相对湿度)进行某种程度控制的数据通信环
境 按此环境要求进行设计的产品类型包括开关、传
2 数据中心环境要求
输设备、路由器等
2．1 电子设备环境分级 在ASHRAE的电子设备环境分级中，3级、4级环
数据中心中需要采用空调来保证合适的环境条 境要求不适合数据通信设备运行 能满足数据通信中
21
数据中心空调设计初探 (扬目荣 胡仰耆 马伟驻)建 筑电乞。
_—_—__—_—___●—-I BUILDtNG
z口口9年第1 2期l ELECTRICITY
心设备运行的是 l级 、2级以及 NEBS环境。 电子信息系统机房，其主机房设计温度为23±1℃，C级
2。2 电子设备工作环境参数要求 机房的温度控制范围是 18～28。C。机房不工作时，
表 1所列数据为 l级、2级及 NEBS级数据中心 其温度应控制在 5 35 cl=。
推荐的环境设计参数值和允许的环境设计参数值。这 实际温度控制范围应根据数据通信设备的类型与
些参数主要是数据通信设备所处环境的空气温度、空 设备供应商的要求而定。
气温度变化速率、湿度、空气过滤要求及空气污染、 2．2．2 环境温度变化速率要求
些数据通信设备制．造商制定了数据通信
一
表 1 1级、2级及 NEBS级环境设计参数
设备允许环境温度变化速率的标准 ．以避免环
Tab．1 The environmental design parameters of Cla．SS 1．2 and NEBS
境温度的突然变化对数据通信设备造成冲击。
l l 曩— 疆 渤鬻渔罐 黪缀 簿 2级 推荐值 允许值 NEBS 推荐值
环境温度变化速率标准可适应所有已安装的数
温度 l5～32℃ (1级) 据通信设备 对于 1级与 2级环境要求的数据
控御范围 20～25℃ 5～40℃ 18～27℃
l0—35℃ (2级) 中心．ASHRAE推荐最大环境温度变化速率为
最大温度 5K／h：磁带和存储设备对温度变化速率要求
变化速率 5 K／h 3OK／h
更高。一般要求其环境温度变化速率小于2K，h。
2O％～8O％ 40％～55％ 5％～85％ 最大 55％
湿度变化速率小于 5％／h NEBS级要求其测
相对湿度 最高露点17℃
控制范围 (1级) 最高露点
试 的新设备允许 温度变化速率可 达 30 K／h．
最高露点21℃ 28℃
(2级) 一 旦空调冷却系统出现故障．设备周围环境温
65％．最小 30％ 最小 85％ 度的变化速率可能比 30 K，h还大些
空气过滤
效率 MERV11． 数据通信设备不工作时可以允许其环境温度
最小 MERV 8 MERV13
在一个较大范围内变化．但需要向数据通信机房
注 ：空 气过滤 效 率值 依据 ASHRAE Standard 52．1 《Dust．spot
提供不问断供冷，以维持最低的运行工况．避免
efficiency test》确定。MERV是ASHRAE对粒子过滤器的分类标准，从
数据通信设备受到热冲击
MERV1一MERV20。
2．2．3 湿度要求
通风状况等 较高的相对湿度会使数据通信设备的电极导电失
2．2．1 空气温度要求 效、湿度计积尘失效、磁带介质出错和过度磨损以及
数据通信设备运行时会产生极大的显热量 当数 产生腐蚀现象。在极端的情况下．液体冷却设备的冷
据通信设备较长时间处于高温或较大温度变化梯度的 表面还可能出现冷凝现象 较低的相对湿度将产生影
环境中时。可能因温度过高而出现宕机现象 温度太 响设备运行的静电，甚至可能损坏设备。磁带和存储
高，可使数据处理设备工作环境恶化．长此以往．将 介质在低相对湿度下也会产生过度磨损。数据中心环
缩短电子设备的使用寿命．也使数据通信设备的可靠 境湿度应控制在推荐的湿度范围内
性降低 2．2．4 空气过滤要求
由表 l可知，对于 1级、2级环境要求的数据中 在进人数据通信机房之前．室外新风必须经过过
心，其温度控制范围应为 20～25℃：而对于网络设 滤和预处理，去除尘粒和腐蚀性气体。表 l中列出
备—— 建筑系统 (NEBS)级环境要求的数据中心． 的是数据中心循环空气过滤器的推荐值及最小过滤效
其温度控制范围更宽些．可达 l8～27 c《= 允许温 率值。空气中的尘粒将影响数据通信设备运行 ．因
杨国荣 胡仰耆 马伟骏 (华东建筑设计研究院有限公司，上海市 200002)
Discussion on Air Conditioning System Design for Data Centers
Yang Guorong Hu Yangqi Ma Weijun (East China Architectural Design＆Research Institute
Co．，Ltd．，Shanghai 200002，China)
Abstract T he air conditioning system for data 件的数据通信设备主要包括：各类服务器、高密度
centers iS different fr0m colnfortable air conditioning 和超高密度通信设备 、磁带存储器 、存储服务器 、
system in common use，which is characterized by big
工作站及安装数据通信设备的机架或机柜。这些数
sensible heat load density and high sensible heat ratio．
据通信设备所需的环境要求取决于所用设备和制造
The design parameters，load characteristics and system
type of air conditioning system for data centers are 商 美国供热制冷空调工程师学会 fASHRAE)出版
discussed initially，and the future development in design 的系列丛书之一 《数据处理环境热工指南》[11中列
of air conditioning system for data centers in China is
出了数据 中心的相应分级 (1～4级)所对应的环境
prospected．
要求 ； (ASHRAE手册 2007年版应用篇》… 中提到
Key words Air conditioning system Data center
Data communication equipment 了第 5级分类 ．即网络设备 —— 建筑系统 (NEBS)
级，该分类在数据通信中也普遍使用。电子设备环境
摘 要 数据中心空调 系统有别于常规舒适性空 分级如下：
调系统．该类设施空调系统的负荷特点是显热负荷密 a． 1级。它是一个能严格控制环境参数 f露点
度大、显热比高 就数据中心空调常用的设计参数、 温度、干球温度和相对湿度)及执行重要任务操作的
负荷特点及 系统方式进行了简单探讨．并对我国数据 数据通信环境 此工作环境所对应的数据处理设备主
中心空调系统设计发展进行 了展望 要是企业服务器和存储设备。
关键词 空调系统 数据 中心 数据通信设备 b． 2级。它是一个对环境参数 (露点温度 、干
球温度和相对湿度)能进行某种程度控制的数据通信
环境 此工作环境所对应的数据处理设备主要是小型
1 概述
服务器、存储设备、个人计算机及工作站。
依据美 国 《数据 中心电信基础设施 标准》 c． 3级。它是一个只对个别环境参数 (如温度)
进行控制的办公室、家庭或可移动区域环境 此环境
(Telecommunications Infrastructure Standard for Data
Cente ．ANSI／TIA一942—2005)的定义，数据中心是 所对应的设备是个人电脑、工作站及打印机等。
容纳计算机房及其支持区域的一幢建筑物或建筑物中 d． 4级 它是一个只需通风 ．在冬季能满足供
的某个部分．主要设置进行数据处理和数据交换的计 热要求 ．对气候状况进行适当控制的零售点、轻工业
算机、网络设备、电子设备。数据中心空调系统的主要 及工厂环境 此环境所对应的设备是零售设备、工业
任务是为数据处理设备提供合适的工作环境 (温度、 控制器、计算机，以及掌上电脑等便携式电子产品。
湿度 、含尘度等)，保证数据通信设备运行 的可靠性 e． NEBS。一般指对环境参数 (露点温度、干球
和有效性 本文就数据中心的空调设计作初步探讨 温度和相对湿度)进行某种程度控制的数据通信环
境 按此环境要求进行设计的产品类型包括开关、传
2 数据中心环境要求
输设备、路由器等
2．1 电子设备环境分级 在ASHRAE的电子设备环境分级中，3级、4级环
数据中心中需要采用空调来保证合适的环境条 境要求不适合数据通信设备运行 能满足数据通信中
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数据中心空调设计初探 (扬目荣 胡仰耆 马伟驻)建 筑电乞。
_—_—__—_—___●—-I BUILDtNG
z口口9年第1 2期l ELECTRICITY
心设备运行的是 l级 、2级以及 NEBS环境。 电子信息系统机房，其主机房设计温度为23±1℃，C级
2。2 电子设备工作环境参数要求 机房的温度控制范围是 18～28。C。机房不工作时，
表 1所列数据为 l级、2级及 NEBS级数据中心 其温度应控制在 5 35 cl=。
推荐的环境设计参数值和允许的环境设计参数值。这 实际温度控制范围应根据数据通信设备的类型与
些参数主要是数据通信设备所处环境的空气温度、空 设备供应商的要求而定。
气温度变化速率、湿度、空气过滤要求及空气污染、 2．2．2 环境温度变化速率要求
些数据通信设备制．造商制定了数据通信
一
表 1 1级、2级及 NEBS级环境设计参数
设备允许环境温度变化速率的标准 ．以避免环
Tab．1 The environmental design parameters of Cla．SS 1．2 and NEBS
境温度的突然变化对数据通信设备造成冲击。
l l 曩— 疆 渤鬻渔罐 黪缀 簿 2级 推荐值 允许值 NEBS 推荐值
环境温度变化速率标准可适应所有已安装的数
温度 l5～32℃ (1级) 据通信设备 对于 1级与 2级环境要求的数据
控御范围 20～25℃ 5～40℃ 18～27℃
l0—35℃ (2级) 中心．ASHRAE推荐最大环境温度变化速率为
最大温度 5K／h：磁带和存储设备对温度变化速率要求
变化速率 5 K／h 3OK／h
更高。一般要求其环境温度变化速率小于2K，h。
2O％～8O％ 40％～55％ 5％～85％ 最大 55％
湿度变化速率小于 5％／h NEBS级要求其测
相对湿度 最高露点17℃
控制范围 (1级) 最高露点
试 的新设备允许 温度变化速率可 达 30 K／h．
最高露点21℃ 28℃
(2级) 一 旦空调冷却系统出现故障．设备周围环境温
65％．最小 30％ 最小 85％ 度的变化速率可能比 30 K，h还大些
空气过滤
效率 MERV11． 数据通信设备不工作时可以允许其环境温度
最小 MERV 8 MERV13
在一个较大范围内变化．但需要向数据通信机房
注 ：空 气过滤 效 率值 依据 ASHRAE Standard 52．1 《Dust．spot
提供不问断供冷，以维持最低的运行工况．避免
efficiency test》确定。MERV是ASHRAE对粒子过滤器的分类标准，从
数据通信设备受到热冲击
MERV1一MERV20。
2．2．3 湿度要求
通风状况等 较高的相对湿度会使数据通信设备的电极导电失
2．2．1 空气温度要求 效、湿度计积尘失效、磁带介质出错和过度磨损以及
数据通信设备运行时会产生极大的显热量 当数 产生腐蚀现象。在极端的情况下．液体冷却设备的冷
据通信设备较长时间处于高温或较大温度变化梯度的 表面还可能出现冷凝现象 较低的相对湿度将产生影
环境中时。可能因温度过高而出现宕机现象 温度太 响设备运行的静电，甚至可能损坏设备。磁带和存储
高，可使数据处理设备工作环境恶化．长此以往．将 介质在低相对湿度下也会产生过度磨损。数据中心环
缩短电子设备的使用寿命．也使数据通信设备的可靠 境湿度应控制在推荐的湿度范围内
性降低 2．2．4 空气过滤要求
由表 l可知，对于 1级、2级环境要求的数据中 在进人数据通信机房之前．室外新风必须经过过
心，其温度控制范围应为 20～25℃：而对于网络设 滤和预处理，去除尘粒和腐蚀性气体。表 l中列出
备—— 建筑系统 (NEBS)级环境要求的数据中心． 的是数据中心循环空气过滤器的推荐值及最小过滤效
其温度控制范围更宽些．可达 l8～27 c《= 允许温 率值。空气中的尘粒将影响数据通信设备运行 ．因
AIGC"该文章《数据中心空调设计初探》发表于2009年12月的《建筑电气》期刊，针对数据中心这一特殊环境下的空调系统设计进行了深入探讨。内容可能涵盖了以下几个方面：
1. **背景介绍**：阐述了随着信息技术的发展，数据中心对温度、湿度等环境条件有极高的要求，以确保服务器稳定运行和数据安全。
2. **数据中心特点**：介绍了数据中心的规模、布局、设备密度以及对空调系统的高能耗和复杂性需求，如恒温恒湿、大风量、高效能等特性。
3. **空调系统类型**：分析了常见的数据中心空调系统类型，如水冷式、风冷式、混合式等，并对比其优缺点及适用场景。
4. **设计原则与方法**：详细讲解了空调系统的设计原则，如合理布局空气处理单元、采用节能技术（如变频控制、热管换热器）、优化冷热通道配置等。
5. **案例分析与实践应用**：通过具体的数据中心空调工程实例，展示了在实际设计过程中如何考虑气候条件、建筑物结构、电力供应等因素，实现节能减排和提高能效的目标。
总之，《数据中心空调设计初探》这篇文章为读者提供了一种理解并解决数据中心空调设计挑战的方法论，具有较高的实用价值和技术参考意义。"
