论文总字数：27144字

摘 要

我国的数据中心建设在当代信息时代背景下发展迅速。根据国内外资料统计，它们的建筑能耗远远高于普通建筑物，而建筑总能耗的25%是用在维持空调系统的运行上。2000年之后，数据中心的正向着性能更高，机柜功率密度更大，建筑耗能越低发展。为了更好地解决这个大能耗“设备”，国际上也渐渐提出了建设绿色数据中心的目标。所以在考虑和设计数据中心空调系统时，节能环保就成为是在满足温湿度控制要求之外的首要目标。

基于这样的背景，本文以北京市的某数据中心为研究对象，针对北京当地气候环境以及数据设备对室内环境的要求，进行了机房空调系统的设计，包括负荷计算、气流组织设计、设备选型、水力计算等一系列步骤。在设计机房空调系统时，要考虑到它与普通建筑功能上的区别，所以两者的中央空调系统设计并不能等同，比如蓄冷装置的利用，冷冻水温度的设置等。同时，针对于机房的节能环保方面，系统设计采用了利用自然冷源、合理组织气流方式两种主要方法，以此降低此数据中心的能源消耗，力争建设一个绿色的数据中心。

关键词：数据中心，空调系统，设计，绿色

Abstract

The construction of China's Internet data center has developed quickly under the background of the information technology. According to the research of domestic and foreign, the energy consumption of this kind of building is much higher than other ordinary buildings, and 25% of the total building energy consumption is used to maintain the operation of the air-conditioning system. In recent years, the developing trend of Internet data center is rapidly moving towards high performance, high density, and low energy consumption. In order to deal with this large energy consumption "device" better, the goal of building a green Internet data center has gradually been proposed internationally. Therefore, when considering and designing the air-conditioning system of Internet data center, energy conservation and environmental protection have been becoming the primary goals except meeting the requirements of temperature and humidity.

Based on this background, an Internet data center in Beijing was made as the research object this time. According to Beijing's local environment and the requirement of indoor environment by the IT (information technology) equipment, the air conditioning of data rooms has been devised, including load calculation, airflow organization design, and equipment selection, hydraulic calculation and etc. When designing the air-conditioning system of data rooms, particularly, the design is not as same as the central air-conditioning system of ordinary building at all, such as the use of a cold accumulating device and the setting of chilled water temperature. At the same time, in terms of the energy saving and environment protection, it was used to reduce the energy consumption of this Internet data center that natural cooling source and rationally organizing air flow method.

KEY WORDS: Internet data center, air-condition system, design, green

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 4

1.1 课题背景 4

1.2 国内外数据中心能耗现状 4

1.3 课题研究方案 5

第二章 设计依据 6

2.1 某数据中心概况 6

2.2 设计任务 6

2.3 设计参考规范 6

2.4 北京市设计计算参数 6

第三章 空调系统设计 7

3.1 室内设计参数及负荷 7

3.2 空调系统设计 8

3.3 新风系统设计 9

3.4 气流组织设计 9

3.4.1 机柜进风量计算 10

3.4.2 冷冻水型机房空调机组选型 11

3.4.3 新风机组选型 11

3.4.4 气流组织设计 12

3.4.5 机房CFD模拟 13

3.5 空调水系统设计 14

3.5.1 数据中心空调水系统设计原则 14

3.5.2 数据中心空调水系统设计 15

3.6 水力计算 16

3.6.1 计算公式 16

3.6.2 风管水力计算 16

3.6.3 计算方法 16

3.6.4 风道水力计算举例 17

3.6.5 水管水力计算 19

3.7 冷源设计 21

3.7.1 压缩机的选型 21

3.7.2 冷冻水泵的选型 22

3.7.3 冷却水泵的选型 23

3.7.4 冷却塔的选型 24

3.8 自然冷却技术应用 24

3.8.1 自然冷却系统形式 24

3.8.2 自然冷却系统设计 27

3.9 蓄冷 28

3.10 数据中心系统控制 28

3.10.1 目的 28

3.10.2 控制逻辑框图 28

第四章 建筑节能 31

4.1 本工程设计中节能表现 31

4.2 冷水机组制冷能耗分析 31

致 谢 33

参考文献 34

绪论

课题背景

当代社会已经步入到了信息技术产业时代，信息技术给人类带来的不仅使我们的生活变得更高效、更快捷，同时是为全球创造了高达万亿元的经济发展。信息技术的应用自然需要IT（Internet Technology）设备的运行，随着其飞速发展，相关产业也都不同程度地收获了更多的利益，其中就包括数据中心的建设和发展。目前我国的数据中心数量在近几年中呈现爆炸式增长，数据中心的建设向着性能更高，内部的机柜功率密度更大，建筑耗能越低发展，选址普遍在寒冷，海拔较高，远离市区的地区。

服务器作为信息处理的重要载体，数据中心又作为服务器集中安置的重要地点，随着移动互联网技术的发展，国家范围内，不管是政府、企业还是高校，都在投入更多的成本和精力建设数据中心。随着大量数据中心的建设，以及人们对IT设备的运算速率要求越来越高，其能源消耗和运营成本问题已经成了业界关注的重点。在贯彻执行节能减排的国家思想，如何利用现有的技术手段或创造性地发明新的绿色技术，吸引了越来越多的专业人员的研究分析。目前，一些常见的节能减排技术已经应用到了实际当中。以国内阿里巴巴以前建设在千岛湖处的数据中心为例，以此说明节能对一个数据中心运营的重要性。千岛湖数据中心通过使用常年低温的深层湖水作为数据中心的冷源，再吸收了机房散热后将其排到城市中的某一处，加以修饰，作为景观呈现。最后利用自然冷源冷却后又重回千岛湖。依靠着这一创新性的设计，此数据中心一年中90%的时间不需要机械制冷，节省了大量电能以及运营成本。

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