「HVAC」论文研究：数据中心机房间里精密空调运行参数优化探讨

摘要

该项目采用封闭式列间水冷式末端精密空调，运营初期机架负载率较低，末端空调厂家运行参数设置不当，夏季运行时导致机房冷通道湿度超高报警频繁，严重影响IT设备运行安全，并且造成一定能源浪费。通过测定不同空调送回风参数和恒湿机运行参数下封闭式冷通道的温湿度和空调运行功率，同时兼顾安全与节能双重标准，对列间空调运行参数进行了选择。将测试结果应用于整栋机楼后，机房热湿环境优化和节能效果明显。

关键词

数据中心 精密空调 相对湿度 送风温度 回风温度 节能运行

南京航空航天大学 中国移动通信集团江苏有限公司南京分公司 张春朋

0 引言

对于数据中心IT设备运行，适宜的空气温湿度有利于IT设备散热，避免设备短路或静电问题的发生。但对于数据中心投产初期，机架设备负载率较低，末端空调设备厂家运行参数设置不合理，常会导致冷通道湿度超标或温度超标等问题，严重影响IT传输设备运行安全，存在较大的传输设备宕机隐患。因此，为保证IT设备运行安全，需根据设备性能及布置环境，对数据中心末端空调运行参数进行测试，从而选择适合的空调运行参数，在更好地保证IT设备运行安全的同时达到节能目的。

1 空调运行参数选择及测试

MOC-A～MOC-M 数据机房微模块

图1 数据机房布局图

1.1 恒湿机湿度固定，设定不同空调送回风温度

图2 列间空调送回风模拟图

1.1.1 固定空调回风温度，测试不同送风温度时机房热湿环境

当恒湿机设定相对湿度为50%时，以D、B、E 3个IT功率相近的微模块为一组，在同一回风设定温度30 ℃下，分别将送风温度设定为23、22、21 ℃，并记录IT冷通道相对湿度，具体运行参数见表1。

由表1可见，当送风温度为23 ℃、回风温度为30 ℃时，冷通道内湿度分布最均匀，但能耗最大。在环境系统报警记录中，D列空调瞬时送风温度超27 ℃故障报警较多。在其他温度设定情况下，送风温度报警则较少。E列虽然在运行中最节能，但相对湿度超80%比例较大，且冷通道湿环境分布不均匀。

1.1.2 固定空调送风温度，测试不同回风温度时机房热湿环境

当恒湿机设定相对湿度为50%时，以C、M、K 3个IT功率相近的微模块为一组，在同一送风设定温度22 ℃下，分别将回风温度设定为32、30、28 ℃并记录IT冷通道相对湿度，具体运行参数见表2。

由表2可见：C模块空调功耗最低，但冷通道湿环境分布不均匀；K模块功耗较大，且冷通道相对湿度超70%比例较大；M模块当送风温度设定为22 ℃时、回风温度设定为30 ℃时，冷通道湿度分布最均匀，且通过表1发现送风温度设定为22 ℃时、回风温度设定为30 ℃时，冷通道湿环境最优。因此初选末端空调运行参数为送风22 ℃、回风30 ℃。

通过表1、2发现，在回风设定温度固定时，提高送风设定温度，末端空调能耗增加，究其原因为该款精密空调通过回风设定温度控制风机转速，通过送风设定温度控制水阀开度，当送风温度提高后，热通道温度自然上升，导致热通道回风温度与设定回风温度差值变大，从而风机功耗加大。

在送风设定温度固定时，提高回风设定温度，末端空调能耗降低，究其原因为热通道温度一致时，热通道回风温度与设定回风温度温差越小越节能。

1.2 相同空调运行参数下，设定不同恒湿机运行参数

结合表1、2，现针对送风温度22 ℃、回风温度30 ℃时，以B、M列微模块为测试对象，将恒湿机相对湿度分别设定为50%与45%时，微模块内空调运行参数如表3所示。

2 空调运行参数应用前后相关数据对比

将以上空调运行参数应用于整栋机楼后，微模块高湿报警频次大幅度下降，调整前每周冷通道湿度报警数为1 424条，送风温度过高报警1 966条。调整后冷通道湿度报警数为108条，报警总数下降约92.4%;每周送风温度过高报警69条，下降约96.5%，调节效果明显。将调整前后空调运行功率进行对比发现，单台空调末端功率由189W降至150 W，调整后具有明显节能效果，单台空调节能率达20.6% 。更改前后空调运行平均功率对比如表4所示。

该数据园区连同二期在建工程，预计末端空调数量约可达5 000台，按每台节能0.038 6 kW计算，每年预计可节约电量166.752万kW·h， 可节约电费100.051 2万元。

3 结语

对于IT低负载工况时，可以通过加装机柜盲板，结合调整末端空调和恒湿机运行参数，使冷通道湿热环境均匀分布，并在节能运行基础上解决冷通道湿度过低问题。随着机房楼负载的逐渐增加，热通道温度会逐渐上升，为减少风机PID（比例-积分-微分）调节差值，降低风机运行频率，可以通过提高精密空调回风温度，并设定末端空调水阀最低开度，使冷通道温湿度保持稳定的前提下，降低末端空调运行功耗，同时保证冷通道稳定的热湿环境。