数据中心机房的环境要求与全新风冷却系统课件

数据中心机房的环境要求 与全新风冷却系统 唐玛琍 2012年9月13日数据中心机房的环境要求数据中心机房的环境要求 一.数据中心机房的环境要求（一）数据中心机房对温、湿度的要求1）国标GB50174-2008对不同机房等级和不同功能区的温、湿度 要求：一一.数据中心机房的环境要求数据中心机房的环境要求 2）美国ASHRAE发布的ASHRAE Environmemtal Guidelines For Datacom Equipment 2011与2004年版本比较，对温、湿度的要求放宽了许多；放宽的要求在保证机房设备正常运转的前提下，减少了制冷、加热、除湿、加湿的能耗，降低了PUE值。下表所示的温、湿度是指电子信息设备的进风口参数 数据中心机房的环境要求与全新风冷却系统课件数据中心机房的环境要求与全新风冷却系统课件 3）设备厂商对环境的要求 3）设备厂商对环境的要求）设备厂商对环境的要求（二）数据中心机房对空气品质的要求1）对空气含尘浓度的要求：国标规定A级和B级主机房，在静态条件下测试，每升空气中大于或等于0.5m的尘粒数应少于18000粒（相当于英制50万级）。有的设备厂商对机房洁净度提出了更严格的要求(如上表所示）。2）腐蚀性气体对机房的污染问题早已引起业内人士的重视，很多发达国家对气体污染的治理提出了规范的要求，我国2011年12月发表的“数据中心机房空调系统技术白皮书”，论述了腐蚀性气体的来源、危害、检测及处理方法。白皮书认为：腐蚀性气体主要来源于室外，在以工业为主的城市、或城市的工业区、海边这些地区往往空气污染严重，空气中的硫化物，氮氧化物等腐蚀性气体或盐的浓度较高，这些空气进入数据中心后，易使电子设备发生故障。因此，机房必须严格密封并送入一定量经过处理的新风，以保证机房内的正压。若机房内腐蚀性气体含量超标，则新风应经过初效、中效、亚高效三级过滤及化学滤料的过滤；化学滤料是经过特殊工艺浸泡的活性碳和活性氧化铝。室内可以放置化学过滤机组，同样使用上述的三级过滤和化学滤料，消除室内腐蚀性气体。腐蚀性气体对设备的腐蚀是长期和大面积进行的，其影响具有明显的滞后性，往往短期内不易发现而被忽视，一旦出现问题会是大面积的，级别越高的数据中心损失越大。数据中心对环境的要求还包括对建筑装修、结构、防水、防火、保温、屏蔽等多方面的要求，在此不再详述。白皮书认为：腐蚀性气体主要来源于室外，在以工业为主的城市白皮书认为：腐蚀性气体主要来源于室外，在以工业为主的城市注：1ft=28.3L=0.0283m（三）如何保证机房的洁净度 1、空气洁净度等级、大气含尘浓度和过滤器分类 （1）空气洁净度等级注：注：1ft=28.3L=0.0283m（三）如何保证机房（三）如何保证机房（2）大气含尘浓度（0.5m尘粒数）地区 年平均 月平均最大值每dm3 (L)空气中 每ft3 空气中每dm3 (L)空气中 每ft3 空气中北京 市区190956540万293481830万上海 市区128052360万3651031030万西安 市区131644370万317561900万（2）大气含尘浓度（）大气含尘浓度（0.5m尘粒数）尘粒数）（3）空气过滤器分类 额定风量下的效率额定风量下的初阻力（Pa）备注粗效粒径 5m，20-80%50为大气尘计数效率中效粒径 1m，20-70%80高中效粒径 1m，70-99%100亚高效粒径 0.5m，95-99.9%120高效A 99.9%190为钠焰法效率高效B 99.99%220性能指标类别（3）空气过滤器分类）空气过滤器分类 粗效粒径粗效粒径 5m，20-（4）、由主要城市大气含尘浓度和空气过滤器效率来看，新风过滤器的最后一级应为亚高效过滤器，才能满足机房洁净度的要求。（4）、由主要城市大气含尘浓度和空气）、由主要城市大气含尘浓度和空气2、机房新风量的确定 国标规定：1）每人40m3/h 两项中选最大一项2）维持正压按照第2条很难计算新风量过大产生的问题：1）增加空调系统负担2）过滤器易堵塞新风量过小产生的问题：1）不能满足人的需要2）不能维持正压，即不能达到机房所需的洁净度和温湿度稳定并造成腐蚀性气体对机房的污染。结论：1）建议按照 一次换气和每人40m3/h两项中较大者 2）机房严格密封，减少新风量，利于节能 3）新风可取自走廊或者中央空调系统2、机房新风量的确定、机房新风量的确定3、新风处理系统 （1）、机房的洁净度问题 国标规定：英制50万级，即：0.5m的灰尘颗粒度 18000粒/升 满足国标的简单方法：A）维持正压（5.0 Pa）B）送入更洁净的一定量新风 （2）、应有良好的过滤，末级过滤器应为亚高效过滤器。（3）、多数地区需采用舒适性空调机对新风进行预处理，是既有效又节能的方法 （4）、预处理空调机的风量应与新风量相匹配 （5）、有吊顶式和落地式两种，比较其优缺点。（6）、.经过防火分区应加自动防火阀。（7）、寒冷地区新风预热再送入机房 （8）、无人或少人机房 新风可取自走廊、楼梯间等处3、新风处理系统、新风处理系统数据中心机房的环境要求与全新风冷却系统课件数据中心机房的环境要求与全新风冷却系统课件数据中心机房的环境要求与全新风冷却系统课件数据中心机房的环境要求与全新风冷却系统课件 夏季新风热负荷计算（机房按夏季新风热负荷计算（机房按t=23、=50%计算）计算）地名地名大气大气压力压力 Hg空气空气密度密度/m3 新风湿球新风湿球计算温度计算温度t新风新风焓值焓值kJ/机房空机房空气焓值气焓值kJ/新风量新风量Lm3/h新风热新风热负荷负荷QkW北京北京7491.1826.482.945.7100012.2乌鲁木齐乌鲁木齐6801.0718.556.448.010002.5西安西安7191.142683.746.4100011.8上海上海7541.1928.290.645.4100014.9广州广州7531.1927.788.645.5100014.2海口海口7521.1927.989.645.5100014.6Q=hL/3600大气空气新风湿球计算温度新风机房空气焓值新风量新风热负荷北京大气空气新风湿球计算温度新风机房空气焓值新风量新风热负荷北京 冬季机房加湿量（机房按冬季机房加湿量（机房按t=23、=45%计算）计算）地名地名大气大气压力压力Hg空气空气密度密度/m3新风温湿度新风温湿度新风含新风含湿量湿量g/机房空机房空气含湿气含湿量量g/新风量新风量 Lm3/h机房加机房加湿量湿量 G/h干球干球温度温度t相对相对湿度湿度%北京北京7651.21-12450.77.810008.6乌鲁木齐乌鲁木齐6901.09-27800.38.610009.1西安西安7341.16-8670.78.110008.6上海上海7691.21-4752.17.810006.9广州广州7641.215703.87.810004.8海口海口7621.2010856.47.810001.7dG=L1000 大气空气新风温湿度新风含湿量机房空气含湿量新风量机房大气空气新风温湿度新风含湿量机房空气含湿量新风量机房二、全新风冷却系统的探讨 采用室外空气直接冷却机房设备，在特定的条件下，是最节能的方法，被称为“免费的能源”。全球最节能的几个机房均用这种方法，比如雅虎的鸡笼式数据中心、Facebook数据中心、谷歌的布鲁塞尔数据中心、微软的都柏林数据中心和惠普的英国温耶德数据中心，其PUE值均在1.2左右，节能效果十分显著，但上述数据中心均处于比较寒冷的地区。二、全新风冷却系统的探讨二、全新风冷却系统的探讨 采用新风直接冷却需考虑的问题1）数据中心的能耗包括IT设备能耗，空调能耗，供配电能耗等；因此要降低数据中心的能耗要从多方面努力；研制出低能耗并耐高温的IT设备为采用新风直接冷却提供了条件。有名的“10”法则（有资料表明：环境温度每提高10，元器件寿命约降低30%50%，影响小的也基本都在10%以上）使我们不能轻易提高IT设备工作的环境温度；若采用耐高温的IT设备可扩宽新风直接冷却的适用范围。2)数据中心的选址很重要，决定了是否有采用全新风冷却系统的可能性；比如布鲁塞尔最高温度约22，可全年使用“免费的冷源”。在某些气候干燥附近又有水源的地区，在少数高温的天气，可增设水喷雾降温。3）由于机房功率密度的不断提升，冷却所需的风量很大（1KW的发热量，若进出风温升10，所需风量约300m/h)。为保证机房空气的品质，进入机房的新风需经初级、中效、亚高效三级过滤，有时还需经化学滤料的过滤。若室外空气含尘量和腐蚀性气体含量高，则会给空气过滤带来很大负担。采用新风直接冷却需考虑的问题采用新风直接冷却需考虑的问题 室外空气的含湿量与机房的要求（可参照表-3的标准）有时相差甚远。大量新风的进入，使除湿量/加湿量往往很大，消耗大量电能。机房的含尘量或腐蚀性气体含量高，再加上较高的湿度会大大增加IT设备的腐蚀，而过低的湿度会由于静电放电引起故障。4）冬季机房若有加湿设备，则机房的露点温度往往高于新风温度，新风直接进入机房会产生结露现象。5）是否可采用室外空气通过热交换器来冷却机房空气，室内外空气不接触可避免室外污染物和灰尘的进入，并减少加湿/除湿的负担？由于风量大，而空气-空气热交换器的热交换效率又低，要满足散热需求所需设备大；并且室外温度若低于机房露点温度则在换热器中可能结露甚至结冰；而较高的室外温度热交换效率太低。室外温度越高，室内外温差越小，冷却所需风量越大，风机功耗越大。所以采用空气-空气热交换器的方式来冷却存在较大困难。室外空气的含湿量与机房的要求（可参照表室外空气的含湿量与机房的要求（可参照表-3的标准）有的标准）有6）在气候条件达不到全年采用新风冷却的地区，可采用带节能装置的空调系统与新风冷却系统结合应用，可大大降低PUE值；但需要进行详细的技术经济比较，计算增加的投资多长时间可回收。7）有些地区有较低温度的水源可利用。8）室外空气温湿度在不断变化而机房要求相对恒定的温湿度，因此新风冷却系统需有完善的控制系统。6）在气候条件达不到全年采用新风冷却的地区，可采用带节能装置）在气候条件达不到全年采用新风冷却的地区，可采用带节能装置谢谢大家！数据中心机房的环境要求与全新风冷却系统课件数据中心机房的环境要求与全新风冷却系统课件