邢紀(jì)鋒

（河南智博建筑設(shè)計(jì)有限公司鄭州分公司 鄭州 450018）

0 引言

現(xiàn)代化的電信、IT、金融銀行、科技研發(fā)等辦公大樓均設(shè)有數(shù)據(jù)處理中心機(jī)房，本工程為某銀行數(shù)據(jù)處理中心，每周7天24小時(shí)不間斷處理數(shù)據(jù)信息，其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)必須體現(xiàn)高可用性、高可靠性、高安全性、高可擴(kuò)展性、技術(shù)先進(jìn)的特點(diǎn)，以及全面實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理的總體目標(biāo)，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的建設(shè)目標(biāo)和功能要求決定了它在建筑結(jié)構(gòu)、電力供應(yīng)、空調(diào)系統(tǒng)、通訊設(shè)施、安全監(jiān)控、保密措施、消防系統(tǒng)、機(jī)房環(huán)境管理等方面都有很高的要求，本文就數(shù)據(jù)中心機(jī)房的空調(diào)和通風(fēng)設(shè)計(jì)做介紹。

1 工程概況及設(shè)計(jì)內(nèi)容

該工程位于河南省，辦公樓地上共十九層，地下一層，建筑高度69.9m，本數(shù)據(jù)處理中心機(jī)房位于大樓的五層，機(jī)房總建筑面積約130m2。層高3.6m，本次暖通專業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要為室內(nèi)精密空調(diào)設(shè)計(jì)、氣體滅火后事故排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。辦公樓效果圖如圖1所示。

圖1 建筑效果圖Fig.1 The construction effect chart

2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)中心機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)備區(qū)域按照GB 50174-2008《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]要求，即冬夏季分別要求，開關(guān)機(jī)時(shí)機(jī)房的溫、濕度參數(shù)如表1所示。

表1 開關(guān)機(jī)時(shí)機(jī)房的溫、濕度參數(shù)Table 1 The temperature and humidityparameters of the machine room are turned on and off

送風(fēng)量：滿足機(jī)房換氣次數(shù)30次/h～50次/h；精密空調(diào)底座出風(fēng)口氣流風(fēng)速：≤15m/s；通風(fēng)地板出口風(fēng)速：≤3m/s；正壓值：數(shù)據(jù)中心與其他房間、走廊間的正壓差≥4.9Pa，數(shù)據(jù)中心與室外≥9.8Pa。數(shù)據(jù)中心需確?？照{(diào)系統(tǒng)全天候運(yùn)行，并能有效消除大量用電設(shè)備產(chǎn)生的顯熱負(fù)荷，結(jié)合本工程特點(diǎn)采用下送風(fēng)上回風(fēng)式機(jī)房專用精密空調(diào)系統(tǒng)，該空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量大、熱濕比高、對(duì)機(jī)房IT負(fù)荷適應(yīng)性好、系統(tǒng)安全可靠性高、對(duì)負(fù)荷變化適應(yīng)能力強(qiáng)、運(yùn)行控制簡(jiǎn)便、維護(hù)工作量少、系統(tǒng)安裝工作量小。

2.2 空調(diào)負(fù)荷及精密空調(diào)選型

數(shù)據(jù)中心機(jī)房需求總冷量按技術(shù)要求采用2臺(tái)法國(guó)STIUZ進(jìn)口機(jī)房專用空調(diào)STULZCPD211系列，制冷量21.2kW，風(fēng)冷式機(jī)房專用精密空調(diào)來(lái)滿足機(jī)房制冷需求。

2.3 精密空調(diào)室內(nèi)外機(jī)組及安裝

（1）精密空調(diào)室內(nèi)機(jī)組安裝時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮房間整體通風(fēng)順暢，送風(fēng)、回風(fēng)無(wú)障礙，同時(shí)結(jié)合上下水、冷媒管安裝，為了減少機(jī)器震動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，在空調(diào)機(jī)組及機(jī)架間安裝5mm厚的橡膠隔震墊，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度同樣保證滿足未來(lái)設(shè)備的重量及工作狀態(tài)。本工程中精密空調(diào)安裝難點(diǎn)在于設(shè)備尺寸較大，電梯尺寸較小，運(yùn)輸存在一定難度，防火門受制于規(guī)范要求，高度較低，因此精密空調(diào)安裝需要在現(xiàn)場(chǎng)由設(shè)備供應(yīng)商拆解、運(yùn)輸。

（2）室外機(jī)組安裝位置要求：為了使室外冷凝器散熱良好，機(jī)組應(yīng)距墻壁、障礙物0.6m以上。室外部分的空調(diào)冷媒管穿線槽敷設(shè)，冷凝器支架采用50mm×50mm的角鋼制作，角鋼支架與冷凝器之間墊5mm厚的橡膠隔震墊。精密空調(diào)室外機(jī)安裝在20層室外平臺(tái)。室外機(jī)安裝示意圖如圖2、圖3所示。

圖2 直立式安裝Fig.2 Vertical installation

圖3 橫放式安裝Fig.3 Horizontally installation

2.4 室內(nèi)氣流組織

本工程由于機(jī)房面積較小，精密空調(diào)設(shè)計(jì)安裝在設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)，采用地板下送風(fēng)，空間上部回風(fēng)的氣流組織形式，精密空調(diào)系統(tǒng)利用防靜電地板下的空間作為送風(fēng)通道，土建地面做防塵處理涂刷防塵漆，表面另采用15mm厚橡塑保溫材料做保溫層處理、0.8mm厚熱鍍鋅鋼板做保護(hù)層，以做到保溫絕熱，利用安裝在設(shè)備冷走廊內(nèi)的可與標(biāo)準(zhǔn)板隨時(shí)更換的通風(fēng)地板風(fēng)口對(duì)機(jī)房計(jì)算機(jī)設(shè)備吹冷風(fēng)，熱風(fēng)通過(guò)熱通道回到精密空調(diào)回風(fēng)口，該氣流組織形式符合冷空氣密度大下沉、熱空氣密度小上升的原理，有利于空調(diào)氣流的循環(huán)，同時(shí)結(jié)合設(shè)備擺放設(shè)計(jì)冷熱走廊，將冷氣流與熱氣流相對(duì)隔離，避免了前一列機(jī)柜設(shè)備出來(lái)的熱風(fēng)進(jìn)入下一列機(jī)柜設(shè)備，提高了空調(diào)制冷效率。空調(diào)氣流組織示意圖如圖4所示。

圖4 空調(diào)氣流組織示意圖Fig.4 Schematic diagram of air flow state in air conditioning

2.5 數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)給排水系統(tǒng)

為了便于精密空調(diào)進(jìn)行室內(nèi)濕度精確控制，需要為精密空調(diào)配備濕度加濕器并為其供應(yīng)水源，本設(shè)計(jì)空調(diào)加濕供水水源來(lái)自下層的衛(wèi)生間給水，供水管道系統(tǒng)采用熱鍍鋅鋼管，同時(shí)為精密空調(diào)冷凝水設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)，排水干管按8‰的坡度接至下層衛(wèi)生間地漏，此外為了有效杜絕水系統(tǒng)產(chǎn)生的漏水進(jìn)入機(jī)房設(shè)備工作區(qū)域，減少對(duì)重要設(shè)備和信息的潛在危險(xiǎn)，空調(diào)區(qū)域地面做擋水壩，精密空調(diào)所在的位置實(shí)施漏水檢測(cè)。

2.6 數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)新風(fēng)系統(tǒng)

新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)GB50174-2008《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)主要采用新鮮潔凈的空氣送入計(jì)算機(jī)房來(lái)保持計(jì)算機(jī)房相對(duì)其他相鄰房間及室外的正壓值來(lái)保持室內(nèi)的潔凈度，采用一臺(tái)新風(fēng)機(jī)組，新風(fēng)量為1000m3/h。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮對(duì)新風(fēng)潔凈度的處理，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，選擇大樓室外新風(fēng)作為新風(fēng)來(lái)源，貼機(jī)房頂面安裝新風(fēng)凈化機(jī)組，過(guò)濾器為三級(jí)過(guò)濾（初效+中效+亞高效），使處理后送入機(jī)房?jī)?nèi)的新風(fēng)達(dá)到并超過(guò)機(jī)房空氣潔凈度標(biāo)準(zhǔn)，新風(fēng)機(jī)組與電動(dòng)防火閥由消防系統(tǒng)實(shí)施聯(lián)動(dòng)控制，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)切斷新風(fēng)系統(tǒng)空氣通道。

2.7 消防排煙、排氣系統(tǒng)

在數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)消防系統(tǒng)采用七氟丙烷滅火系統(tǒng)，滅火完成后機(jī)房?jī)?nèi)會(huì)產(chǎn)生有害廢氣，需要在人員進(jìn)入前將這些廢氣排除出房間，因?yàn)楦鶕?jù)規(guī)范要求需設(shè)置消防排風(fēng)系統(tǒng)，將滅火后廢氣通過(guò)設(shè)置在房間下部的百葉風(fēng)口從室內(nèi)抽出[2]，排風(fēng)量按規(guī)范不小于6次/h換氣次數(shù)，該系統(tǒng)和消防控制室聯(lián)動(dòng)且在機(jī)房?jī)?nèi)外側(cè)的墻上安裝現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)開關(guān)。

3 自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)

通過(guò)空調(diào)自帶通訊接口及通訊協(xié)議，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)、全面診斷空調(diào)運(yùn)行狀況，監(jiān)控空調(diào)各部件（如壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、加濕器、加熱器、除濕器，過(guò)濾器等）的運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)，并可通過(guò)軟件在系統(tǒng)上或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程修改空調(diào)設(shè)置參數(shù)（溫度、濕度等），實(shí)現(xiàn)空調(diào)的遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)。系統(tǒng)一旦檢測(cè)到報(bào)警或參數(shù)越限，將自動(dòng)切換到相關(guān)的運(yùn)行畫面。越限參數(shù)將變色，并伴隨有報(bào)警聲音及相關(guān)處理提示。對(duì)重要參數(shù)可做曲線記錄，用戶可通過(guò)曲線記錄直觀的看到空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行品質(zhì)?？照{(diào)機(jī)組即使有微小的故障，也可以通過(guò)系統(tǒng)檢測(cè)出來(lái)，及時(shí)采取措施防止空調(diào)機(jī)組進(jìn)一步損壞。對(duì)嚴(yán)重故障，可按用戶要求加設(shè)電話語(yǔ)音報(bào)警。本工程采用通訊轉(zhuǎn)換模塊檢測(cè)兩臺(tái)精密空調(diào)，采用一套通訊轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控主機(jī)的連接，全面監(jiān)控空調(diào)的狀態(tài)及運(yùn)行情況。

3.2 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)備對(duì)溫、濕度等運(yùn)行環(huán)境的要求非常嚴(yán)格，所以應(yīng)根據(jù)主機(jī)房實(shí)際面積加裝溫濕度傳感器，以實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)房?jī)?nèi)的溫、濕度。在本系統(tǒng)中溫濕度一體化傳感器將把檢測(cè)到的溫濕度值實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控主機(jī)中，并在監(jiān)控界面上以圖形形式直觀的表達(dá)出來(lái)。一旦機(jī)房?jī)?nèi)實(shí)際溫濕度值越限，系統(tǒng)將自動(dòng)彈出報(bào)警框并觸發(fā)語(yǔ)音報(bào)警，提示管理員通過(guò)調(diào)節(jié)空調(diào)溫濕度值給機(jī)房設(shè)備提供最佳運(yùn)行環(huán)境，并且還可以將一段時(shí)間內(nèi)機(jī)房里的溫濕度值通過(guò)歷史曲線直觀的表現(xiàn)出來(lái)，以方便管理人員進(jìn)行查看。對(duì)于空調(diào)內(nèi)使用非精密空調(diào)時(shí)特別重要，可讓管理員及時(shí)地了解機(jī)房?jī)?nèi)實(shí)際的溫濕度情況。

3.3 消防監(jiān)控系統(tǒng)

通過(guò)消防控制室提供的干接點(diǎn)信號(hào)或者區(qū)域性報(bào)警的有源信號(hào)，采用智能開關(guān)量數(shù)據(jù)采集模塊機(jī)房消防系統(tǒng)安裝的氣體滅火裝置，消防檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)房區(qū)域消防情況，正常時(shí)無(wú)報(bào)警信息，一旦有報(bào)警發(fā)生（如火警信號(hào)，放氣信號(hào)），由消防控制箱給出的干接點(diǎn)報(bào)警信號(hào)，通過(guò)RD-230開關(guān)量數(shù)據(jù)采集模塊，將干接點(diǎn)變化信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后送到監(jiān)控主機(jī)發(fā)出報(bào)警（如短信報(bào)警），即可達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)機(jī)房?jī)?nèi)的火災(zāi)情況。這樣，即便無(wú)人值守也可以確定消防工作狀態(tài)。

4 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)據(jù)中心機(jī)房全年每天24小時(shí)不間斷運(yùn)行，運(yùn)行環(huán)境要求比較苛刻且需常年恒溫恒濕，因此精密空調(diào)的設(shè)計(jì)成敗對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)計(jì)算機(jī)設(shè)備的良好運(yùn)行至關(guān)重要，本文結(jié)合某數(shù)據(jù)中心機(jī)房精密空調(diào)的設(shè)計(jì)，全面介紹了室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)選取，空調(diào)冷負(fù)荷及設(shè)備選型，空調(diào)室外機(jī)組安裝，室內(nèi)空調(diào)的氣流組織形式，空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)，事故后排風(fēng)系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)，為綜合辦公樓建筑數(shù)據(jù)中心機(jī)房的暖通設(shè)計(jì)提供了技術(shù)參考。