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数据中心基础设施管理 骆洪德 【摘要】本论文从理论角度，结合实践经验阐述了数据中心基础设施管理的基本 概念、水冷精密空调系统的构成、工作原理及节能运行、数据中心能耗指标及节 能措施等。 【关键词】数据中心基础设施水冷空调系统数据中心能源使用效率PUE 一、数据中心基础设施管理的概念 数据中心基础设施是除了IT 设备（计算机、服务器、网络设备等）之外的 所有数据机房辅助设施，包括暖通系统、电气系统、消防系统、安防系统及弱电 系统等。 暖通系统包括为数据机房、变配电室、消防控制室、管理人员办公室及公共 环境（走廊等）进行空气调节的系统，空调调节包括温度、湿度控制（制热、制 冷、加湿、除湿等）及通风（送新风、排风）等。 电气系统包括变电系统、配电系统（配电箱、配电柜、列头柜及电缆、母排 等）、柴油发电机组、UPS 系统等。 消防系统包括灭火系统（气体灭火系统、水喷雾系统、水喷淋系统等）、报 警系统（烟感探测器、温感探测器、报警控制设备等）、空气采样系统等。 安防系统包括视频监控系统、周界报警系统、出入口管理系统（门禁系统、 停车管理系统等）、巡更系统等。 弱电系统包括楼宇自动控制系统（包括对水系统、通风系统、柴油输送系统、 报警联动系统等）、电力监控系统、环境监控系统等。 数据中心基础设施管理是指对上述各系统的统一、系统地管理，尤其重要的 是对暖通系统、电气系统的管理。 数据中心基础设施管理的主要目标包括： 1. 使数据中心安全、稳定地运行； 2. 延长数据中心基础设施设备的使用寿命； 3. 节能。 二、暖通系统的运行管理 2.1 大型数据中心节能水冷精密空调系统 新一代大型数据中心一般首选离心式水冷空调系统，其特点是制冷量大并且 整个系统的能效比高。 离心式制冷压缩机的构造和工作原理与离心式鼓风机极为相似。它的工作原 理与传统的活塞式压缩机有根本的区别，它不是利用汽缸容积减小的方式来提高 气体的压力，而是依靠动能的变化来提高气体压力。离心式压缩机具有带叶片的 工作轮，当工作轮转动时，叶片就带动气体运动或者使气体得到动能，然后使部 分动能转化为压力能从而提高气体的压力。这种压缩机由于它工作时不断地将制 冷剂蒸汽吸入，又不断地沿半径方向被甩出去，所以称这种型式的压缩机为离心 式压缩机。压缩机工作时制冷剂蒸汽由吸汽口轴向进入吸汽室，并在吸汽室的导 流作用引导由蒸发器（或中间冷却器）来的制冷剂蒸汽均匀地进入高速旋转的工 作轮（工作轮也称叶轮，它是离心式制冷压缩机的重要部件，因为只有通过工作 轮才能将能量传给气体) 。气体在叶片作用下，一边跟着工作轮作高速旋转，一 边由于受离心力的作用，在叶片槽道中作扩压流动，从而使气体的压力和速度都 得到提高。由工作轮出来的气体再进入截面积逐渐扩大的扩压器（因为气体从工 作轮流出时具有较高的流速，扩压器便把动能部分地转化为压力能，从而提高气 体的压力）。气体流过扩压器时速度减小，而压力则进一步提高。经扩压器后气 体汇集到蜗壳中，再经排气口引导至中间冷却器或冷凝器中。 水冷冷冻机组的工作原理如下： 1. 冷冻水侧：一般冷冻水回水温度为12℃，进入冷冻器与冷媒做热交换后， 出水温度为7℃。 冷冻水一般通过风机盘管、组合式空调机组或水冷精密空调 机向 IT 设备提供冷气。由于数据中心的制冷量大，要求温差小风量大且湿度需 要控制，一般采用水冷精密空调机。 2. 冷却水侧：一般冷却水进水温度为30℃，进入冷凝器与冷媒做热交换后， 出水温度为35℃。冷却水一般使用蒸发式冷却塔通过水蒸发来散热降温。 3. 冷媒侧： 冷媒以低温低压过热状态进入压缩机，经压缩后成为高温高压 过热状态冷媒。高温高压过热状态冷媒进入冷凝器后，将热传给冷却水而凝结成 高压中温液态冷媒。高压中温液态冷媒经膨胀装置，成为低压低温液气混合状态 冷媒。低温低压液气混合状态冷媒进入蒸发器后，与冷冻水进行热交换，冷冻水 在此处被冷却，而冷媒则因吸收热量而蒸发，之后以低温低压过热蒸气状态进入 压缩机。 离心式制冷压缩机具有下列优点： 1. 单机制冷量大（350 到35000KW 之间），在制冷量相同时它的体积小，占 地面积少，重量较活塞式轻5~8 倍。 2. 由于它没有汽阀活塞环等易损部件，又没有曲柄连杆机构，因而工作可靠、 运转平稳、噪音小、操作简单、维护