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【水蓄冷应用】某大型数据中心暖通冷源设计分享

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时间: 2018-04-20
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河北某大型数据中心一期机电配套工程冷水主机工程设计案例,制冷站数据中心一层,地上五层,数据中心A总建筑面积24797.47平米,建筑高度23.70米。主要功能为制冷机房、高低压配电室、数据机房、电力电池室、监控室等。


某大型数据中心暖通冷源设计分享




设计内容




• 制冷站空调系统设计,包括制冷站内冷热源、水泵、冷却塔等设备,空调水管路等。不含通风、防排烟设计;不含机房空调末端及末端空调支管。


• 数据中心新风系统。




负荷计算




参照可研规划:数据中心机房A工艺负荷预测机架设备冷负荷为18015kW,电源设备冷负荷1801.5kW,围护、照明、人员等其他冷负荷1487kW,总冷负荷为21303.5kW。其中一期近期工艺负荷预测,设备冷负荷为8480kW。




空调设计




数据中心机房空调采用冷冻水型机房专用空调,全年制冷,冷水机组、冷却塔、板式换热器、水泵、定压装置等设备采用(N+1)原则布置。


冷热源


(1)根据机电配套工程可研要求:该工程冷源采用10KV高压离心冷水机组+板式换热器+冷却塔系统形式,为数据中心提供集中冷源。数据中心机房A与数据中心机房B分别在一楼建设冷源系统,通过母管连接,共用一台备用冷水机组,母联管路通过地下管沟铺设连接。数据中心机房A规划3台10KV高压离心冷水机组,单台制冷量为2500RT(8790KW),运行三台,其备用冷水机组安装在数据中心机房B一层制冷机房;数据中心机房B规划3台10KV高压离心冷水机组,单台制冷量为2500RT(8790KW),运行二台,其中一台作为两栋机房楼A/B共用备用冷水机组,母管连接。


(2)数据中心机房A规划3台10KV高压离心冷水机组,单台制冷量为2500RT(8790KW),运行三台,总冷量26370KW,满足可研工艺总规划要求。根据甲方的任务书,一期安装2台,1用1备,空调供回水温度采用14/19%%DC,空调供回水管接至空调水管井为各楼层预留楼层支管。高压冷水机组的控制柜由设备厂家配套供货。空调冷水循环泵采用变频泵,参数:G=1600m3/h,H=35m,承压1.0MPa,变频控制,3台,一期上2台。冷水循环泵和空调末端风机设置15min的UPS不间断电源供电,在市电切换或中断时实现不间断制冷。机房空调系统设置15分钟应急水蓄冷装置(考虑机架功率≥5KW/j),室外开式罐蓄水量为600m3,水位高度在26米,水温控制在14%%DC,蓄冷系统由专业厂家深化设计与施工。


(3)数据中心机房A规划3台冷却塔(带辅助电加热),安装在五层室外屋面,单台水量G=1900m3/h,规划3台,一期上2台,1用1备,冷却水供回水设计温度为32/37℃。设置冬季冷却塔间接供冷,减少冷水机组运行时间,冷却水供回水(即板式换热器一次侧进出水)温度为13/18℃,冷冻水供回水(即板式换热器二次侧出进水)温度为14/19℃。考虑到冷却塔补水系统安全要求,设置三台冷却塔12小时补水蓄水量,计1134m3。给排水专业在土建阶段实施。变频控制空调冷却水循环泵参数:G=1900m3/h,H=28m,规划3台,一期上2台。


(4)板式换热器参数:Q=8790Kw,一次侧:13/18℃,二次侧:19/14℃,外形尺寸:≤1200x6000x3200(H),压损≤50kPa,运行重量15000kg


(5)工程配置2台(1用1备)螺杆式水源热泵机组作为数据机房初期低负荷冷源使用,后期作为舒适性空调及维护支撑用房冷热源使用。





工况1:制冷量1582kW,冷水19/14℃,冷却水32/37℃,制冷功率254kW;



工况2:制冷量1432kW,冷水12/7℃,冷却水32/37℃,制冷功率268kW;



工况3:制热量1840kW(40/45℃),冷却侧19/14℃,制热功率331kW,外形尺寸:4510×1720×2055(h)。






(6)空调水系统采用气压罐定压补水,补水采用软化水,定压补水系统安装在一层制冷机房内。平时,采用室外型高位开式蓄冷水罐作定压、补水,根据开式蓄冷罐水位信号控制补水泵启停。停用或检修时,启动室内定压补水机组。


(7)空调冷冻水,冷却水经过电子广谱感应水处理器处理,达到除垢、杀菌、防腐的目的。冷水机组设胶球在线清洗装置,可以有效的降低冷凝器的污垢热阻,保持换热效率不降低。


(8)该工程采用冷却塔间接供冷方式利用室外自然冷源。在系统上串联板式换热器,并增加切换管路和阀门。


• 当冷却塔出水温度小于13℃(可调)时,关闭冷水机组,完全采用自然冷却。系统断开与冷水机组的连接,切换到直接与板式换热器连接,通过板式换热器换热直接带走室内热量。


• 当冷却塔出水温度在13~18℃(可调)时,采用部分自然冷却。冷却水或冷冻水同时经过板换和冷机,冷却水先预热


再进冷机,同时冷冻水先预冷后再进冷机。在冬季可大幅降低冷水机组运行时间,在过渡季节可降低主机运行功率,从而降低制冷系统用电量。


• 当冷却塔出水温度高于18℃时,关闭板式换热器水路,启动冷水机组制冷系统。


(9)热回收空调冷、热源设计


制冷机房配置了两台450RT的水源热泵机组,布置在一层制冷站,冷却塔布置在屋顶。数据机房初期设备冷负荷较小时,开启水源热泵机组制冷,冷水供回水温度为14/19℃,冷却水供回水温度为37/32℃。数据机房设备冷负荷满足2500RT开机负荷时,水源热泵机组作为数据中心、维护办公楼舒适性空调冷热源使用。制冷时,冷水供回水温度为7/12℃,冷却水供回水温度为37/32℃;供热时,热水供回水温度为45/40℃,热回收冷水侧温度为19/14℃。




图纸展示





某大型数据中心暖通冷源设计分享

冷却水塔布置图


某大型数据中心暖通冷源设计分享

水系统流程图


某大型数据中心暖通冷源设计分享

制冷机房平面图


某大型数据中心暖通冷源设计分享

制冷机房剖面图


某大型数据中心暖通冷源设计分享

制冷站冷冻水管定位图


某大型数据中心暖通冷源设计分享

制冷站冷却水平面图



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