數(shù)據(jù)中心是耗能、耗水大戶，在設計過程當中，空調也是主體專業(yè)也是工藝專業(yè)。那我們主最關注什么呢？主要關注安全、經濟、節(jié)能、可擴展性。另外在設計過程中，要根據(jù)不同的需求來設計，滿足等級標準，特別是在線維護?？照{曾經出現(xiàn)過一個閥門壞了整個空調停運，這個是不允許的，任何一個設備在運行的過程出現(xiàn)故障中都要能夠安全退出，而不影響系統(tǒng)的運行，這是設計的重要原則。等級比較高的機房（T3、T4）的機房有這個要求。

我想講的內容比較多，今天講前面幾個部分，后面小的字體以后有機會再和大家一起交流。

首先，數(shù)據(jù)中心的按等級是如何配置設備與系統(tǒng)？特別是空調是如何配置的？這是一張表，制冷系統(tǒng)，冷源的配置情況，如果按照T3的標準是N+1，T4的標準就要2N雙冷源，這個是要注意的。然后我們的空調末T3標準是N+1，T4標準2N。供水的管路，T3標準一定要做到單循環(huán)，T4標準要求雙管路連續(xù)供冷，主機停了，電源停了，制冷也要保證的，T3機房一般是要求大于4千瓦的單臺機柜就要做到連續(xù)供冷，T4是必須的，保持15分鐘。

這些是我們設計空調很重要的原則，參照美國的T3標準，同時我們的電信、移動也參照該標準在做，我們設計院基本上是按照這個要求來設計。

冷源的選擇，是我們的重中之重，冷源種類很多，列了一個表格，有風冷、直接蒸發(fā)冷；風冷的冷水機組；還有水冷的冷水機；還有蒸發(fā)冷冷水機；溴化鋰機組。品種很多。主要根據(jù)數(shù)據(jù)中心的規(guī)模、建筑形式、南北的地域差異來選用。各自都有各自的優(yōu)點和缺點，目前主流的還是風冷的和水冷機組用的比較多，特別是隨著數(shù)據(jù)中心的密度越來越高，大型的數(shù)據(jù)中心越來越多，面積大的越來越多，幾百個機柜，這都屬于小的，大的都要幾千個機柜，所以現(xiàn)在是冷量越來越大。

這個地方我就想簡單介紹一下新的冷源產品----磁懸浮主機，我們做了分析比較，設計過程當中也碰到磁懸浮主機方案，可能是將來發(fā)展的趨勢或者說將來發(fā)展的方向，現(xiàn)在磁懸浮的目前來說國內或國際上做的制冷量單臺不是很大。據(jù)我們了解，全國用的單臺最大的約800RT，大部分用的都是在600RT以下的，所以說優(yōu)勢主要是振動和噪音非常小。另外啟動比較迅速，不像大的離心機啟動時間比較慢。我們希望數(shù)據(jù)中心啟動從斷電到達到滿負荷時間越短越好，這個時間短，意味著我們連續(xù)供冷的時間長，同時也意味著我們蓄冷罐數(shù)量就可以做小。目前應急冷源基本都是按15分鐘來做。這個表格是我自己列出來的，根據(jù)我們做了十幾個數(shù)據(jù)中心，做了簡單分析。我們認為：按機架平均密度4kw考慮，在500個機架以下，主要是考慮風冷或者小型的蒸發(fā)冷的形式，500到1000個機架的范疇，兩種選擇都可以，風冷和水冷，要進行經濟技術的詳細比較，一千個以上，大型的冷水機房，主要還是考慮以水冷的為主。

主機選擇的冷量怎么確定?提一個我們的想法，冷負荷主要是工藝冷負荷和維護結構、新風等冷負荷，工藝冷負荷占90%以上。所以主機選擇（下面是一個估算值）有兩種算法，一個就是把兩個的值加起來，乘上1.1到1.2的安全余量，第二種的算法前面的冷量是0.6到1的同時使用系數(shù)，我們建議是按第二種，冷量不能用最大值，選的主機過大，造成浪費，這個投資不但是空調的浪費，與空調相關配套的UPS、EPS、變壓器這些容量都會偏大，所以空調計算非常重要。我們統(tǒng)計了幾個數(shù)據(jù)中心，我們發(fā)現(xiàn)前面的同時使用系數(shù)（0.6到1之間）的大部分都在0.6、0.7、0.8的水平。我們說一棟樓有一個同時使用系數(shù)，每一個機房也有同時使用系數(shù)，機房里面每一個服務器也有同時使用系數(shù)，并不是說同時最大值，計算冷負荷空調的時候，從設計的角度，從管理的角度，大家都可以深思一下。數(shù)據(jù)中心運行以后發(fā)現(xiàn)絕大部分設計是偏大的。因為實際運行指標沒那么大，所以有過度設計之嫌。

冷負荷估算指標的選取，我們也是統(tǒng)計了一些，曾經做過廣州超算的數(shù)據(jù)中心，最大的單機架功率超過90kw，采用的空調方式也非常特殊，不是房間級、列間級，是專門為它搞了一套空調設備。目前數(shù)據(jù)中心大部分的單機架平均功率都是在10kw以下，主流大概在4~ 6kw。3kw以下的也很少設計。隨著技術的發(fā)展，密度可能會越來越高。所以我們設計過程當中，有60%以上是4~6kw，根據(jù)客戶的不同需求，預留了20%~30%的容量能夠擴容，擴展到10~20kw范疇之內。同樣空調、電力都要匹配，就是剛才說的叫可擴展性，一次設計成功，比如說做了一半，將來需求變了，市場變了，二次設計的時候也能夠通用，也就是我們所說的叫做建筑通用化，機電定制化或模塊化。

針對自然冷卻，我也想講一下，有條件地區(qū)的自然冷卻必須要用的，我們統(tǒng)計了一下，按照我們國家的地緣，目前分成五個大的區(qū)域，嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)都是有條件用的，特別在西北、東北、張北這些地區(qū)，基本上每年都有將近一半的時間，最少三分之一的時間可以用。在廣州或者福建、華南這樣的一些夏熱冬暖地區(qū)用的時間很少。隨著技術的進步，這種自然冷源也在這些地方用，比如風冷帶節(jié)能模塊的主機，過去10℃節(jié)能模塊就能完全運行，壓縮機停運，現(xiàn)在慢慢的提到14、15℃；隨著數(shù)據(jù)中心的送風溫度在逐步提高，過去冷凍水供回溫度是10~15℃，現(xiàn)在逐步提到12~ 18℃，以后可能還會逐步提高，但提高也是有限的，提的很高會引起其他的問題?，F(xiàn)在主機房的送風溫度見新國標的推薦值。我想當冷凍水的溫度已經提到12~18℃，供回水溫差6℃水冷的中央空調系統(tǒng)，當室外濕球溫度低于10℃的時候，理論上就可以開始完全的自然冷卻，但考慮預留安全余量，通常我們推薦的室外濕球溫度5~7℃的時候才能完全自然冷卻，所謂完全自然冷卻就是壓縮機停止運行，我們用室外的自然冷源，采用用冷卻塔加板換的模式或者用閉式冷卻塔的模式都可以做到，風冷也是一樣，這是風冷的自然冷源的形式，主要里面加了一個節(jié)能模塊，加了以后壓縮機和節(jié)能模塊之間可以同時運行，叫部分自然冷源，也可以壓縮機運行即獨立制冷，也有可以節(jié)能模塊完全運行，這個就是完全自然冷卻的模式?，F(xiàn)在水冷空調的自然冷源形式往往是冷卻塔加冷水機組，這里冷卻塔是有兩種，一種是閉式冷卻塔，一種是開式冷卻塔，各有利弊，我們做的大部分是開式冷卻塔加板換，占了70~80%，閉式冷卻塔只占到10%~20%，閉式冷卻塔為什么較少？主要是閉式冷卻塔造價比較貴，冬天防凍問題不好解決，特別是嚴寒地區(qū)，這個是要考慮的。下圖是自然冷源的原理圖，我的冷卻塔和主機、板換之間是串聯(lián)的關系。

第二個問題蓄冷，蓄冷主要解決兩個問題，一個是減少運行的費用，一個是容災，有兩個功能，蓄冷形式主要是兩種，水蓄冷和冰蓄冷，目前來說數(shù)據(jù)中心基本上采用水蓄冷，冰蓄冷用的非常少，幾乎沒有，為什么？因為水蓄冷最大的優(yōu)點是放冷的速度快，隨時隨地可以調出來用；一般是用鋼管或者叫做蓄冷罐串聯(lián)的系統(tǒng)里，這種容災更及時。還有一種用的是蓄冷水池，通常有峰谷電價的地方采用，容災時通過板換，冷水進入空調主系統(tǒng)，這種方式現(xiàn)在也在逐步采用，因為現(xiàn)在峰谷電價的地方往往做大型的水蓄冷池，有滿足蓄冷、容災兩個功能。

大型的水蓄冷池一方面能起到容災的作用，另外一方面起到節(jié)省運行費用。我們在東莞某個數(shù)據(jù)中心做了一個大的蓄冷水池，廣東第一個在通信行業(yè)做的3500m3大型蓄冷池，凈的裝水量3300m3，制冷主機是1100RT。目前運行情況來說，初期機架不多的時候，這一池子水裝滿了以后，一兩百個機架能夠4到5天不用開制冷主機，特別適合初期機架少的時候。但是主機又配的比較大的情況，如果離心機配大了，機架太少，是開不起來的。因為離心主機要達到20%以上的負荷，才能夠穩(wěn)定運行。如果制冷主機選的多大，機架配的多少，制冷主機一開很快就會停機，所以這個蓄冷水池還起到緩沖這么一個作用。

我們跟大家分享一個案例，這個項目是某央企的數(shù)據(jù)中心，面積4000㎡，總共做了5個機房，非常有特色，高中密度的都有，其中有3~6kw的，6~8kw，8~10kw，還有12kw的，為什么要檔次這么多，是根據(jù)長遠的發(fā)展規(guī)劃到2030年滿足業(yè)主使用要求，我們規(guī)劃是未來可能會有8~12kw的機架。目前來說使用的中低密度的3~6kw的機架。

空調冷源的配置，選用3臺640RT的離心機，兩臺變頻，1臺定頻，關于變頻和定頻，是非常有研究的；為什么要選變頻，什么情況下選定頻？我們從初期投資、初期運行電負荷低等特點考慮，或者是說數(shù)據(jù)機房裝機不飽滿的情況下，變頻主機性能比是比較高的，所以目前兩臺變頻，然后一臺定頻。

同時從安全的角度配置了兩臺蓄冷水罐，80m3，滿足數(shù)據(jù)機房15分鐘的持續(xù)供冷能力。另外我們設計了開式冷卻塔加板換的自然冷源，當溫度小于6℃完全自然冷卻，溫度選擇很重要，如果說6℃完全自然冷卻，冷卻塔配置是比較大，如果說更高，說8℃就要自然冷卻，冷卻塔配的要更大，當采用自然冷卻時，夏天、冬天冷卻塔冷的容量相差很大，冬天自然冷源配冷卻塔是夏天空調的兩倍左右，兩臺冷卻塔冬季用，夏季開一臺就夠了。

這里是我們的系統(tǒng)原理圖，這是主機，藍色的是供水系統(tǒng)，形成一個環(huán)管，前面做了蓄冷水罐，這樣保證安全，同樣我們的回水管也是一樣的，也是通過三臺泵并聯(lián)的形式打進來，然后回水管也形成環(huán)管，冷卻水系統(tǒng)也是一樣，供水也是形成一個環(huán)管，回水也形成一個環(huán)管，為什么要形成單環(huán)管，就是確保我們的供冷系統(tǒng)非常安全，滿足T3標準。

這是當完全自然冷卻時的原理圖，通過兩臺板換，就能把冷凍水供出去，兩臺板換和后面的冷卻塔形成回路，主機停止工作下完全自然冷卻。在完全自然冷卻和完全壓縮制冷的情況下，根據(jù)情況進行調整，可以用部分自然冷卻來混合這部分水，也可以滿足部分自然冷卻的情況。

這個是我們制冷機房的布置，三臺冷水主機，兩臺板換與主機并聯(lián)，這個機房面積比較小，只有400多平方米，這是冷卻變頻的水泵，這個是冷凍水泵，這是兩臺蓄冷罐，還有定壓補水的裝置，另外還有全程水處理器，保證水質的安全。

這個機房已經投入運行了，目前來說效果還是非常理想。上面的主機房里面也配置了恒溫恒濕的風柜，配了機房的專用加濕器、加濕機組。另外還配了下送風的恒溫恒濕風柜，還有新風的新風機，處理完了以后直接送到機房，滿足了正壓的要求，屋面配了三組冷卻塔，冷卻塔選的是方形逆流冷卻塔，防凍性能好。