暖通系统包括冷源系统、新风系统、应急系统、排风排烟系统。
冷源系统主要承担数据中心机房能量输送,包括制冷功能、输送热量与冷量、散热功能等。主要设备由冷水机组、循环水处理系统、冷却塔、板式换热器、蓄冷罐、新风机组、加湿器、软化水装置、循环水泵未端精密空调以及定压补水排气装置、加药装置、微晶旁流、蓄水池等构成,各设备协调配合共同保证机房恒温湿的状态,满足服务器的工作需求。
新风系统:新风机组组成的新风系统,主要作用就是保障机房室区域的舒适性,并且满足机房正压的要求(保证机房区域洁净度),特殊条件下也可用于机房除湿工作(不推荐)。
排风排烟系统:日常房间区域排风排气,或者事故排烟排风。
冷源系统
冷源系统主要由冷却水系统、冷冻水系统、空调系统、补水系统等部分组成,目前,常见的数据中心冷源系统通常具有三种制冷模式,分别如下:
(1)电制冷模式:也称夏季模式、冷机模式,是现阶段数据中心应用最普遍的模式,此模式运行无法利用自然环境进行制冷,完全由冷机作为冷源供机房冷量需求。
(2) 混合制冷模式:也称过渡季模式,此模式运行可利用一部分自然环境进行制冷,冷水机组、冷却塔与板式换热器组合使用作为冷源供机房冷量需求。
(3)完全自然冷却模式:也称冬季模式,此模式运行完全利用自然环境进行制冷,冷却塔与板式换热器组合使用作为冷源供机房冷量需求。
冷却塔
冷却塔与冷水机组冷凝器同为冷却系统的组成部件,以水作为循环冷却介质,冷却水从冷凝器侧吸收热量,经由动力源冷却泵输送至冷却塔,完成降温后返回冷凝侧,完成一个冷却水工作循环。
冷却塔组成基本组成部件有冷却塔塔身、布水器、风扇、电动机、填料、泄水阀、补水浮球阀电加热棒以及液位/温度传感器。
离心式冷水机
考虑到数据中心的实际情况以及负荷容量,数据中心制冷大多采用水冷离心式冷水机组作为冷源制冷,满足机房的制冷需求。但是综合考虑之后,冷机供冷方式或者说冷冻水供水方式会有不同,分别为低温供水(10C)和中温供水(15C)。
板式换热器
板式换热器是一个单纯的换热设备,在气候条件比较严寒的时候,水系统达到过渡季模式(混合制冷)或者冬季模式(自然冷却)的情况下,冷却塔 板换组合充当部分冷源或冷源的角色,保证数据中心的绿色节能运行。以上这种板换利用方式是多数据中心节能运行的一种方式,除此之外,还有一些数据中心由于该地独特的地理位置与环境优势,还会衍生出其他的运行方式。例如湖南郴州东江湖数据中心(云巢数据中心),地址靠近东江湖,充分利用湖水的自然冷量,在此基础与板换结合使用,大大降低了数据中心 PUE 值,达到绿色节能的目标。
精密空调
诗精空调是数据中心腰通系统的未端设备,精空调的不间断运行及时带走服务器产生的热量,维持机房恒温恒湿的状态。
精密空调系统的设计是为了进行精确的温度和湿度控制,精密空调系统具有高可靠性,保证系统终年连续运行,并且具有可维修性、组装灵活性和冗余性,可以保证数据机房四季空调正常运行。
蓄冷罐
蓄冷技术是目前数据中心等建筑空调系统中较流行的节能技术和应急功能。根据蓄冷原理的不同,蓄冷技术可以分为水蓄冷和冰蓄冷。蓄冷罐按照蓄冷方式可以分为显热蓄冷罐、相变潜热蓄冷罐;如在蓄冷空调中的水蓄冷空调是显热蓄冷,冰蓄冷空调和优态盐混合物是相变潜热蓄冷。
冰蓄冷是指用水作为蓄冷介质,利用其相变潜热来储存冷量。冰蓄冷系统技术类型主要有冰盘管式、完全冻结式、冰球式、滑落式、优态盐式以及冰晶式。由于数据中心很少采用冰蓄冷方试,所以此处只做简单描述,以下内容将围绕水蓄冷展开,根据水蓄冷系统结构特点,水蓄冷系统又分为开式蓄冷和闭式蓄冷两种。
新风机组
为保障室内空气品质,为室内空间配备集中新风系统,而供应新风并对新风进行处理的主机则称为新风机组。
数据中心新风主要为提高数据中心机房内空气质量,保持正压,以及保证人正常工作的需求。
每人≥240m;
维持机房正压所需的新风量(主机房对走廊或其他房间之间的正压≥5Pa-对室外的正压≥10 Pa)。
功能上按使用环境的要求可以达到恒温恒湿或者单纯提供新鲜空气;除尘、除湿(或加湿)、降温(或升温)等功能可以根据使用环境的需求来定,功能越齐全造价越高。
加湿器
数据中心加湿设备简单分为两种,一种是机房专用湿膜加湿器,另一种为机房精密空调自带加湿功能设备。
循环水处理系统
在冷却水循环使用的过程中,通过冷却构筑物的传热与传质交换,循环水中离子,溶解性固体,悬浮物相应增加,空气中污染物如尘土、杂物、可溶性气体和换热器物料渗漏等均可进入循环水,致使微生物大量繁殖,综上影响使得循环冷却水系统的管道中产生结垢、腐蚀和粘泥等现象,导致换热器换热效率降低,增加运行成本。循环冷却水处理的目的就在于消除或减少结垢、腐蚀和生物粘泥等危害,使系统可靠、高效、节能地运行。
目前,对循环冷却水进行处理分为物理法和化学法两种。化学方法即向水中投加具有阻垢、缓蚀、杀菌、灭藻作用的水质稳定剂。从而对循环水进行处理。传统的加药法操作一般需先对水质进行分析,并通过动态模拟方式确定,同时需要注意其缓蚀、阻垢、灭菌、防藻的协同效果。如果水质稳定剂配方选择不当,将造成顾此失彼的结果。对于空调冷却水来说,此法技术要求较高,操作管理方法复杂,特别要注意药剂对系统材料的腐蚀性,在空调暖通专业要注意使用。空调暖通冷却水系统一般采用物理法。物理法处理设备简单,便于操作,运行费用低,它主要通过形成高频电磁场来达到防垢、除垢、缓蚀、杀菌、灭藻以及防锈等功能。
软化水装置
全自动软水器主要应用于数据中心水系统冷冻侧,对充注进入冷冻水系统的市政水或者井水起到软化的作用,降低原水的钙(Ca2)、镁(Mg )离子浓度,从而降低原水的硬度
循环水泵
水泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体,使液体能量增加,主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等,也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体;水泵性能的技术参数有流量、吸程、扬程轴功率、水功率效率等。
在数据中心的冷源系统中,水泵主要是用来输送热量转移的介质水,为系统提供适宜的水压和流量,保证整个水冷系统稳定、高效的运行。