近年來，人們在生產和生活中對信息的依賴越來越高，使得數字信息技術飛速發展，需求不斷擴大。數據中心的建設如火如荼，越來越多的設計院、暖通工程師加入到數據中心的建設之中。然而，數據中心機電系統與公共建筑機電系統有很大的區別，數據中心的工藝需求及應用特點決定了其機電系統的不同。對于沒有數據中心設計經驗的設計師來說，照搬公共建筑的機電系統設計思路是行不通的，并會對數據中心產生重大的安全隱患。本文就數據中心暖通設計常見的３個問題進行探討。

        一、金融類數據中心相關數據統計在項目初期，如何確定數據中心的機柜數量、建筑面積等困擾著設計師，因為這些都受限于數據中心工藝規劃及機電系統方案的確定。合理的機電用房使用面積經驗顯得尤為重要。確定數據中心建筑面積需要掌握幾個基本數據：建設標準（等級）、IT設備功率密度、架空地板面積或機柜數量。１）建設標準。不同等級的數據中心，相同機柜數量的建筑面積需求差異很大。不同等級的數據中心在機電系統架構方面的基本要求不同，以分級更細的UptimeInstitute

      《Datacentersiteinfrastructuretier standard:topology》標準為例，其ＴｉｅｒⅣ標準與ＴｉｅｒⅢ標準在基礎設架構上的典型例子分別為設備方面２Ｎ（Ｎ為基本需求）或Ｎ＋Ｘ（Ｎ＋Ｘ為系統滿足基本需求外，增加了Ｘ個組件、Ｘ個單元、Ｘ個模塊或Ｘ個路徑。任何Ｘ個組件、單元、模塊或路徑的故障或維護不會導致系統運行中斷（Ｘ＝１～Ｎ）），管網方面２個獨立單路系統或環網系統。在機柜數量及功率密度相同的條件下，與ＴｉｅｒⅢ級系統相比，ＴｉｅｒⅣ級系統將占用更多的建筑面積。２）ＩＴ設備功率密度。設備功率密度由數據中心機房工藝專業決定，2～80ｋＷ／機柜均有可能出現。常規設計中單機柜功率為2.5～20ｋＷ左右。上述案例中均為低密度機柜（案例中最高功率密度為６ｋＷ／機柜）。３）架空地板面積或機柜數量。工程案例中所描述的機柜指標準機柜（600ｍｍ×1200ｍｍ，42Ｕ），一些特殊設備，如小型機、超算系統設備本文不討論。表１～３中設計案例統計數據總結如下：①單機柜功率密度均值為3.71ｋＷ／機柜；②單機柜建筑面積均值為11.38㎡／機柜；③單機柜架空地板面積均值為3.26平方米／機柜；④建筑面積與架空地板面積比值均值為3.5。

        注:架空地板(含空調間)基數比值為數據中心建筑中規劃的區域面積或 IT設備配電功率與架空地板的比值。

        注:單機柜基數比值為數據中心建筑中規劃的區域面積或 IT 設備配電功率與 IT機柜個數的比值。以上統計數據可供金融類數據中心參考。

        二、新風系統設計問題數據中心建筑是為計算機系統和其他與之配套的設備提供工作空間的一類建筑，其服務對象是服務器和計算機。建筑中新風系統功能有別于一般辦公建筑或人員大量活動的公共建筑中的新風系統。其新風供給主要目的是稀釋室內環境污染物，防止外部灰塵進入主機房，維持機器運行環境的潔凈要求。用新風維持室內正壓則是最易于實現潔凈控制的方式。施工圖設計中新風量應按GB50174-2017《數據中心設計規范》第7.4.4條和第7.4.5條確定，但此規范未給出正壓值與新風量的計算過程。實際設計時通常采用換氣次數的經驗數據，在0.7～1.5ｈ^-1之間選取，機房面積較大時取上限值。在常規設計中，新風經過冷熱處理，只承擔新風負荷，不負擔室內負荷。將新風從室外狀態直接處理到沿著室內狀態點的等焓線與９０％～９５％相對濕度線的交點，之后沿著等焓線或者等溫線處理至室內參數點。由于數據機房內不存在濕負荷，因此，數據機房內的機房精密空調只承擔顯熱負荷，干工況運行。在數據機房的新風處理過程中，夏季若采用常規空調的做法，新風處理至室內等焓點，則有可能導致狀態點的偏離，因此，在新風送至數據機房之前，需要將其除濕至室內的露點溫度，然后送入數據機房空調間與回風混合，經機房精密空調機組降溫處理后送至IT機柜區，夏季新風處理過程焓濕圖見下圖。

夏季新風處理工程焓濕圖

       注：為室內狀態點；W為室外狀態點；O為新風冷卻處理后警爾折了點；C為混風狀態點。

       而在冬季，由于數據機房仍然供冷，若采用常規系統對新風升溫至室內等焓點后再進行加濕處理，可能需要將新風升溫至三四十℃甚至更高，然而，數據機房的IT模塊內通常配置有加濕機組，新風不需要在新風機組處進行濕處理，只要保證送入室內之后不結露即可，因此，可以將新風沿等含濕量線處理到數據中心機房的露點溫度附近，再送至數據機房空調間回風處，一部分回風經過加濕器加濕，一部分回風經過機房精密機組降溫，兩部分風混合后送入室內。冬季新風處理焓濕圖見下圖。

夏季新風處理工程焓濕圖

  注：W1為新風加熱處理后的送風狀態點;L1為機房空調冷卻處理后空氣處態點；L2為加濕處理后空氣狀態點。

      數據機房新風系統的夏季冷源需要高品位的，一般采用制冷劑或者7℃／12℃冷水的常規冷源用于新風的降溫除濕。常規冷水的制取做法有2種方式：采用風冷冷機組制取7℃／12℃的冷水；采用冷卻塔＋水冷冷水機組制取7℃／12℃冷水。數據機房新風系統的冬季熱源溫度不需要太高，因為只需要將室外新風沿等含濕量線加熱到數據中心機房的露點溫度（１５℃左右）附近即可。因此，40℃以上的水溫一般就可以滿足冬季新風加熱的需求。由于數據機房一年四季均產生大量熱量，需要持續供冷，因此，綜合以上新風處理的要求及數據機房本身的特殊性，從節能角度來說，若有條件，則可利用數據機房產熱作為新風冬季熱源。在利用機房余熱的同時，減少其他能源的消耗。常采用水環熱泵新風機組分散布置或水源熱泵機組集中供冷供熱。另外，為了節能，還可預熱新風，采用空氣空氣換熱回收的方式，用機房內溫度較高的空氣對室外新風進行預熱。數據機房的新風處理狀態與辦公建筑區別較大，主要是夏季水盤管（或制冷劑盤管）制冷量較大，故在設備采購時應格外注意，避免項目在實際運行中出現機房濕度大、控制不住的問題。而且現在數據中心節能要求高，中高溫冷水應用越來越多，機房空調基本沒有除濕能力，避免夏季新風處理不到位。三、空調系統測量裝置問題數據中心能耗很大，開源節流非常重要。暖通空調的節能及能源管理是數據中心管理的重中之重。在數據中心空調系統中，傳感器用于測量溫度、流速、電流、電壓、壓力、濕度等參數，各測量裝置通常組成一個監測系統，信息被相應的軟件收集進而整合展示一裝置（例如，數據中心的子系統）、一個設施或者一個企業的整體信息。顯然，由于有大量不同類型的軟件，需要能實現不同傳感器、測量裝置通訊交流的能力。

        傳感器和測量儀器有不同的外形、精確度和連接形式。表中給出了數據中心關鍵子系統、每個子系統的主要部件及每個子系統需要測量的關鍵變量。傳感器的選擇需要考慮的因素包括：測量品質（準確性、精度、趨勢、響應速率）、數量、測量方法需求、輸出信號需求（或者信號控制）、測量范圍、衰減率、數據記錄裝置容量等，以方便投資、電源等資源的規劃。傳感器的準確度是最重要的，設計及使用人員應給予重視。數據中心常用傳感器特性見下表。

        測量數據不準確會對能耗產生很大影響。例如，冷水供水溫度測量不準確讀數偏高０.５６℃，導致冷水實際溫度降低０.５６℃，為了維持這個錯誤的供水溫度導致制冷機功耗增加２％～４％。不了解設備真實的溫度不僅可能導致能源的浪費，更嚴重的是，可能因為超過許可的運行范圍而損壞機器。錯誤的數據主要是由于溫度傳感器、壓力傳感器、流量儀測量不準確和人工錯誤（如讀數或操作錯誤等）造成的。下面舉例說明不準確的數據對能效的影響。假設1臺制冷機設計冷量為2.11MW（600rt），460V下滿載電流500A，功率因數0.9，產生5.6℃溫差，流量327m3/h，設計能效比為5.88。如果制冷機的蒸發器液溫傳感器的讀數低了0.56℃，蒸發器出口水溫傳感器讀數高了0.56℃，出現一個1.1℃的錯誤。此時計算能效比為4.71。4.71除以5.88為８０％。即1.1℃的錯誤會導致制冷機的能效降低20%。上述例子中的測量誤差會影響設備的運行維護方案，產生不準確的能耗分析，制冷站負荷曲線偏離實際需求20％，使得制冷機容量選擇變得困難。對于１臺80％負荷率為額定負荷率的2.11ＭＷ（６００ｒｔ）制冷機，運行在５０％的負荷率下，一天２４ｈ、３６５ｄ運行，按電價１元／（ｋＷ·ｈ）計算，全年會損失415200元。由此可以看出傳感器和測量裝置校對對所需精準度的重要性。四、結語數據中心的發展突飛猛進，在數據中心設計與建設中，設計師需要認真的態度，需要積累設計經驗，提高設計水平，設計出合理和節能的數據中心。