2017年创新应用奖

广东欧科-网宿科技北京国门数据中心

申报单位

案例工程名称

所在城市

技术或产品名称

广东欧科空调制冷有限公司/Smardt Chillers Pte Ltd

网宿科技北京国门数据中心

北京

EKMC机柜级机房空调

该项目创新应用特点：

1、 机房内冷热通道封闭，单机柜可达60kW制冷量；

2、 R410A环保冷媒，直流变频压缩机，EC风机，静音运转；

3、 快速安装 , 后期可随时扩容；

 

网宿科技北京国门数据中心（以下简称：国门数据中心）位于北京市朝阳区静安东里国门大厦4层。该数据中心作为网宿科技公司北区自用机房及提供部分租赁务，是网宿科技北京最早的数据中心。

该数据机房面积360㎡左右，现有IT负载200KW，现有IT负载167KW（76×2.2KW），后期可扩容至280KW，UPS=410KVA（250KVA+160KVA），数据机房内现有两台艾默生（力博特、老式设备耗电量大，使用年限15年左右）65KW精密机房空调，一台海洛斯（意大利进口设备，老式设备耗电量大，使用年限8年左右）35KW精密机房空调，另有7台12.3KW制冷量大金品牌柜机。机柜数量为76台。共分五排摆放，由门口进入，右手边第一排共11台机柜，第二排共13台机柜，第三排共12台机柜，第四排及第五排分别为20台机柜。机柜深度：1000mm。电费：1.4元/度。

空调系统方案：

机柜做紧靠热源机架级制冷水平精确送风解决方案、更换现有精密机房空调。

本方案采用机架级空调（MRC）+冷通道封闭的方式，结合现有服务机柜的规格及机架级空调（MRC）的应用特点，我建议在此方案中使用冷通道封闭式。MRC机组送风方式为紧靠热源式水平送风，提高制冷效率，空调直接安装在服务器机架上，方便灵活，便于后期扩容。MRC机组可以满足随需扩容。机组运行功率低，可有效降低PUE值。

本方案对第四排及第五排做升级改造，使用机架级空调（MRC）+冷通道封闭的方案。另外，将现有的两台艾默生精密机房空调拆除，更换为全新的精密机房空调。更换后的精密空调为第一排至第三排服务。第一排至第三排我们仍然使用精密机房空调+地板下送风的方式。改造后的第四排及第五排，需要将冷通道封闭以提高制冷效率。我们下面在计算配置及预留安装MRC机柜时会按照满负荷计算的70%计算。实际实施过程中，只需要预留安装MRC的机柜，MRC机组可以根据负载的变化，随需购买。MRC机组的电气接头及氟系统接头均为快速接头，可实现快速布置。我们考虑最大限度的降低初投资。

设计图纸：

描述：以下方案计算是按照全年总负载的70%计算，作为全年平均总负载。这样我们计算出的数据更贴近实际情况。

      平均总负载：{（A+B）+(C+D+E)}×0.7=（120KW+108KW）×0.7=159.6KW

      以下数据计算过程中，全年平均总负载基于159.6KW。

 

配置制冷系统：（第四排、第五排）IT负载：120KW×0.7=84KW

        （每排共20台服务器机柜，两排共40台服务器机柜，其中安装MRC机组需要占用6台服务器机柜，剩余34台服务器机柜，每台机柜负载按照3.5KW计算）

         （房间内照明、外部围护结构、人员等负荷由更换后的两台精密机房空调承担）

制冷系统：此方案中机架级MRC空调机组使用风冷直膨式，回风温度设定为35℃。

         负载所需最低风量：84KW×125CFM=10500CFM

         （CFM：cubic feet per minute立方英尺每分钟，在单位时间内过滤器通过的一定体积的气流量，我们国内一般用m3/h风量单位，国外也用英制风量单位cfm (cubic foot per minute)表示，即ft3/min立方英尺/分钟，二者换算为：1cfm≈1.7m3/h。由于MRC产品本身及本方案我们依照及参考的为美国暖通空调和制冷工程师协会（ASHRAE） 在2011年发布的TC9.9行业标准。为了统一单位，便于计算，我们在此方案中将CFM作为唯一的风量单位。）

          由于此设计方案中采用冷通道封闭式，至少有10%的风量损失。损失风量的主要原因是，冷通道顶部留有消防格栅，不能实现全封闭。

  因此总负载所需最低风量为：10500CFM/0.9=11667CFM

   （正确的数据机房配置制冷系统，我们需要看的是风量，如果风量满足，制冷量是一定满足使用需求的。且不会出现热点问题。）

   配置MRC机组：11667CFM/3208CFM=4

         （单台MRC机组风量为3208CFM，在回风温度35℃，风机转速90%时）

    该方案采用N+1的形式，因此需要选用五台EK MRC 30机组，单台MRC机组制冷量为：29KW（在回风温度35℃，风机转速90%时）

       总制冷量：4×29KW=116KW

       显冷量：116×0.95=110.2KW（气流损失10%，冷量损失5%）

       室内风机运行功率：4×0.56KW=2.24KW

       室外机运行功率：4×7.05KW=28.2KW

       室外机实际运行功率：（84KW/110.2KW）×（4×7.05KW）=21.496KW（MRC机组采用变频系统，制冷量随负载从10%-100%变化，运行功率也在变化）

       总运行功率：2.24KW+21.496KW=23.736KW

更换制冷系统：（第一至第三排）

IT负载：3KW×36=108KW×0.7=75.6KW

负载所需风量：75.6×125CFM=9450CFM

              (更换后的制冷系统仍热采用精密空调+地板下送风方式，至少有40%的风量在送回风过程中损失。损失的风量主要有以下几点原因造成：1、冷热空气的混合；2、在空的U型空间内没有安装盲板；3、没有足够的风机功率来克服静压；4、没有使用毛刷来密封高架地板的穿线孔；5、开孔地板的形式还有提升空间；6、受房间格局的影响，机房空调的摆放位置不合理；7、在房间内净高允许的情况下，提高静电地板高度；8、静电地板下走线造成地板下气流组织紊乱。)（以上造成风量损失的原因，在本方案后采用文字结合图片的形式，详细说明。）

因此负载所需最低风量：9450CFM/0.6=15750CFM

配置精密空调机组：15750CFM/13480CFM=2

配置单台制冷量为100KW的精密空调机组两台。

显冷量 ：88.4KW×0.7=61.88KW（回风温度为30℃，冷量损失30%）

总显冷量：61.88KW×2=123.76KW

室内机运行功率：38.61KW×2=77.2KW

室内风机运行功率：13.8KW

两台室内机运行功率：63.4KW

室外机运行功率：7.04KW（2×2×1.76KW）

实际运行功率：(75.6 / 123.76) x 70.44 + 13.8kW = 56.829Kw

本方案总运行功率: （第四排、第五排) + 第一至第三排= 23.736 + 56.829= 80.565kW

项目现场：

方案优势对比：

项目	机架级空调方案	列间空调方案	房间级
安装	采用模块化设计理念，像服务器一样可安装任何IT机柜中。	和机柜置于同列，单独安装，需与机柜同时施工。	独立安装，美观性较差
备用性	模块化设计，每个机组都可以作为备用，气流组织好。	备用性单一，备用后气流组织差	备用性单一
扩容性	在机柜内置入机组，即可满足IT设备功率升级需求；	固定在机柜当中，后续扩容不方便，限制条件多；	一般
气流组织	封闭冷通道，气流组织优；	封闭冷通道，气流组织优；	冷热气流容易混合
维护	电路模块化，像服务器一样直接抽出维修；	固定于机柜间，改造和维护难；	全正面维护
运行成本	冷热通道隔离， 全直流变频，低载是最小制冷量3ｋＷ，实现按需制冷。	有定频和变频，定频只能按额定制冷量运行，300mm变频最小制冷量5kW，如负载较小时，频繁启动。	气流组织没有完全隔离，风量和冷量浪费较大，只能设计时加大设计容量，增大后期运行成本。