数据中心暖通空调施工质量管理研究

数据中心暖通空调施工质量管理研究

梁萍平钟华

浙江方华联合实业有限公司浙江312500

摘要：伴随着城市的发展、人们生活水平的提升，暖通空调被广泛应用在人们生活中。数据中心对室内环境要求较高，暖通空调作为室内环境调节的主要设备，其施工质量直接影响数据中心的可靠、安全运行。论文分析数据中心对环境的特殊要求，研究暖通空调施工质量面临的问题，论数据中心暖通空调的施工质量管理。

关键词：数据中心；暖通空调；质量管理

引言

数据中心市场蓬勃发展带来的直接后果是能源消耗的激增。2016年，我国数据中心总耗电量达到1200亿kWh以上，超过三峡大坝的全年总发电量。在国家控制能源增长总量前提下，提高数据中心能源利用效率是突破目前行业发展瓶颈方法之一。统计结果显示，数据中心IT设备能耗比例约为50%，暖通空调相关能耗约占40%，配电系统能耗约占10%。采用合理的空调方案和节能技术是提高数据中心能效比的有效手段，是工程设计人员需要重点关注的问题，暖通空调的施工决定了整个施工项目的成败。

1数据中心空调系统的主要特点

1.1室内温度要求

数据中心的元器件非常精密，室内温度上下浮动较高会导致元器件的热胀冷缩，根据国家标准，A级、B级机房的室内环境应为23益依1益，机柜停机时要求室温温度为：5-35益。

1.2室内湿度要求

在高湿度的情况下，会造成金属材料的氧化腐蚀和非金属材料的老化变形，绝缘强度变低；在湿度较低的情况下，机房内容易产生静电，设备容易吸尘，影响服务器的运行。根据国家标准，A级、B级机房的相等对湿度应为40%-55%，机柜停机时要求室内相对湿度为：40%-70%。

1.3室内洁净度要求

灰尘在空气中悬浮，其中的矿物质容易划伤设备和元件表面的保护层，加速部件的磨损；其中的纤维也会吸附在电子部件表面，导致散热不良，降低绝缘。A级、B级机房的空气粉尘浓度在静态条件下应小于0.5滋m，每升空气中的颗粒数小于18000粒。

2数据中心空调系统节能技术

2.1建筑布局与围护结构优化

数据中心总平面规划布局应充分利用全年自然通风，建筑主要朝向应选择当地最佳朝向或接近最佳朝向，避开夏季最大日照朝向。与一般民用建筑夏季隔热冬季保温的要求不同，数据机房在夏季、过渡季及冬季均应考虑散热。不同气候区域的数据中心围护结构热工性能要求不同，当机房区域紧邻外围护结构时，机房外围护结构的热工性能应根据全年动态能耗情况确定最优值。在考虑数据中心散热的同时，围护结构热工性能还应满足防止室内结露的基本热工性能要求。

2.2自然冷却技术

利用天然冷源作为数据中心的冷源是目前数据中心节能研究的热点技术之一。对于低等级数据中心，当室外温湿度低于某设定值（具体温度根据不同气候区域设定）时可以将新风经过滤后直接引入机房内，从而降低机房内空气温度，减少机房空调设备的开启时间，降低空调系统能耗。对于高等级数据中心，为保证室内空气质量，不允许将室外空气直接引入室内，可以设置免费制冷冷却塔和换热器，当温度低于某设定值时，室外低温冷却水进入换热器冷却机房成为冷冻水，达到免费制冷的效果。为保证系统安全性，在免费制冷的同时需保证至少1台冷水机组在线运行以满足安全运行负荷。在保证安全的前提下，尽量利用免费制冷。假定供水温度为12℃，则在室外湿球温度9℃时可使用免费制冷。为避免免费制冷装置频繁启停，可设置±2K动差，也可采用动差加延时的方式，使设备启停时间延长，实现免费制冷用量最大化。根据上海地区气象数据统计，全年可使用免费制冷小时数达到2900h，可减少冷水机组开始时间约1/3，节能效益可观。

2.3冷热通道封闭

为防止冷空气与热空气直接混合，数据中心常采用冷通道封闭或热通道封闭。目前多采用地板下送风，天花板上回风，精密空调设置单独的设备间，机柜面对面摆放冷热通道隔离并实现冷通道封闭的方法。目前一些项目采用热通道封闭技术，一般是在机柜后门安装通向天花板的热通道，取得了比较好的节能效果。随着技术的发展，一种新型的气流组织方式——弥漫式送风也开始应用于工程实践中。弥漫式送风机房内不设高架地板，机房热通道需要封闭，精密空调处理后的冷空气通过垂直送风夹道，平行送入IT机房室内，经服务器升温变成干热空气后，进入封闭热通道，通过封闭的吊顶再回到精密空调机组，完成一个循环。弥漫式送风具备以下优点：①系统不设架空地板，可实现机房后期的快速部署，节省工程造价；②采用冷热通道隔离，可大幅降低机房内冷热空气混流带来的能耗损失，同时热通道封闭方式，可保证后期巡检人员工作环境的舒适度；③采用送风夹道水平送风，可适当降低送风风机风压，节约风机功耗。据测算，采用冷通道封闭后节能率达到30%左右，采用热通道封闭由于增加了回风机，节能率有所降低，而采用弥漫式送风，则节能率可高于30%。

2.4高效冷源

由于数据中心的发热量很大且要求基本恒温恒湿连续运行，因此数据中心使用的空调系统要求可靠性高（设置冗余备机）、制冷量大、小温差和大风量。目前数据机房常用的冷源有以下几种。

（1）风冷精密空调。风冷精密空调是数据中心传统的制冷解决方案。单机制冷能力在50～200kW之间，能效比低（COP一般为1.5-3.0）。风冷精密空调在大型数据中心中使用存在室外机安装困难、高温下制冷能力不足、冷却盘管结露等问题，一般用于小型数据中心。

（2）离心式水冷空调系统。对于大型数据中心，离心式水冷空调系统是优先选择的制冷解决方案。其特点是制冷量大，系统的能效比高（COP一般为3.0-6.0），工作平稳可靠且系统调节范围大。由于离心式冷水机组在低负荷（一般为满负荷的20%）下容易发生喘振，因此在设计时一般设置1台小型的螺杆式水冷机组或风冷水冷机组作为过渡。末端采用水冷精密空调，一般采用上送风方式，可以实现机房内良好的气流组织。

3数据中心施工质量管理改进措施

3.1组织架构合理化

对于管理人员首先要做到专人专用，具有较强的责任心、纪律性和团队意识，持证上岗率应达到100%。人员进厂前，应做好安全和技术交底。加强设计单位、建设单位、施工单位三者的联系，施工前充分沟通，了解设计的要求、意图和相关标准，完成图纸会审、交底和修改工作。按照现场施工进度计划，分阶段完成设备采购工作，对于施工期间的改动应做好记录，并将相关支撑性文件存档。

3.2暖通空调施工成品保护措施

设备、半成品或成品材料应存放到避雨、宽敞的仓库中，按照规格和编号分类放置，保持表面清洁。运输时应轻拿轻放，避免碰撞造成损坏。安装过程中应根据图纸和编号安装，避免返工。安装完成的设备表面应光洁、无杂物。暂停施工时，应将管道口部封闭，防止杂物进入。交叉施工时，严禁将管道作为支架和吊架。堆放的设备和配件应采取防潮措施，避免设备底部锈蚀。

3.3质量管理的后续工作

暖通空调项目施工完成后，应按照相关规范和设备手册制定标准操作流程、维护工作流程和应急流程，严格按照规范要求开展维护保养工作，定期组织设备巡视和检修维护，发现缺陷，及时处理或采取措施，避免扩大造成事故。

结语

本文以项目管理为基础，分析了数据中心对暖通空调的具体要求和在施工过程，探究质量管理的重点。项目的整个实施过程应该处理好质量和经济效益的关系，杜绝因为盲目追求经济利益忽略施工质量的情况，树立质量第一的观念，运用科学的管理理念和技术手段保证项目的质量。

参考文献：

[1]GB51195—2016互联网数据中心工程技术规范[S].

[2]GB50462—2015数据中心基础设施施工及验收规范[S].

[3]白思俊.现代项目管理概论[M].北京：电子工业出版社，2012.