數(shù)據(jù)中心水冷空調(diào)管路系統(tǒng)工藝設(shè)計難點及解決策略

牛 琳，王志廣，王世通

（1.中國移動通信集團設(shè)計院有限公司山東分公司，山東 濟南 250101；2.吉林吉大通信設(shè)計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

1 管路系統(tǒng)總體工藝要求

水系統(tǒng)管路設(shè)計及現(xiàn)場照片如圖1所示。管路系統(tǒng)總體工藝要求如下文所述。

圖1 空調(diào)水系統(tǒng)管路設(shè)計及現(xiàn)場照片

（1）冷凍水管（雙供雙回）末端采用直通管或環(huán)管。供水管路上安裝截止閥、溫度計、壓力表及過濾器，末端位置設(shè)置排氣閥等；回水管路上安裝截止閥、溫度計、壓力表及平衡閥，末端位置設(shè)置排氣閥等；如需增加一重安全保障，相鄰兩組（雙供雙回）水管可做旁通管路。

（2）冷凍水供回水管敷設(shè)于架空地板下，需要做好相關(guān)防水、擋水、漏水告警、排水設(shè)計及施工管理，避免水管或鏈接軟管漏水損壞設(shè)備機架。設(shè)置專用泄水槽及擋水圍堰，泄水槽內(nèi)管道及支架不應(yīng)阻擋排水。機房地面做防水前預(yù)埋膨脹螺栓，供后期管道支架安裝。膨脹螺栓與樓板縫隙間填充防水材料，做好地面防水及坡度，確保及時通暢排水。

（3）冷凍水供、回水管敷設(shè)坡度不小于0.003，水系統(tǒng)中的最低點處應(yīng)配置如DN25的泄水管，并配置相同管徑的全銅截止閥；在最高點處，應(yīng)配置如DN20的全銅自動排氣閥。排氣閥前同樣安裝截止閥。

（4）冷凝水管敷設(shè)坡度不小于0.003，空調(diào)冷凝水最終排至本機房內(nèi)就近地漏。冷凝水管干管始端設(shè)置掃除口。另外，空調(diào)冷凝水管必須做充水實驗，無滲漏為合格。

管道的支、吊、托架，應(yīng)置于保溫層的外部，在穿過支、吊、托架處應(yīng)鑲以墊木。多根管道共用支吊架或管徑大于300 mm的單根管道吊架，宜采用門型抗震支吊架。管道抗震支吊架不應(yīng)限制管線熱脹冷縮產(chǎn)生的位移，空調(diào)管道管徑大于或等于DN65的水平管道。當其采用吊架、支架或托架固定時，應(yīng)設(shè)置抗震支承。管路敷設(shè)安裝剖面示意如圖2所示。

圖2 管路敷設(shè)安裝剖面示意圖

2 管路系統(tǒng)管徑設(shè)計要求

數(shù)據(jù)中心單個機房內(nèi)以每個冷通道為單位，每個冷通道內(nèi)根據(jù)主用空調(diào)冷量、供回水溫差如5～6 ℃、比摩阻100～300 Pa/m計算管徑。通常，電源機房冷凍水房間級空調(diào)單臺100～140 kW空調(diào)供回水管管徑DN80；主設(shè)備機房冷凍水列間空調(diào)同一冷通道共用雙供雙回管路管徑選擇DN100或DN125；傳輸機房同側(cè)多臺冷凍水房間級空調(diào)共用雙供雙回水管管徑選擇DN125或DN150及以上。冷凍水管路系統(tǒng)常用到4種管徑可參考查詢表1[2]。

表1 管徑速查表

3 管路系統(tǒng)空間布局要求

3.1 水平布局

（1）機房內(nèi)管路布局應(yīng)建設(shè)防水圍堰，要求如下。

4.融入人才培養(yǎng)。深入開展“黨旗領(lǐng)航·雙培雙推”行動，把黨員培養(yǎng)成骨干，把骨干培養(yǎng)成黨員，通過這種以點帶面，層層深入的方式，不斷提高其自身的政治素質(zhì)，推進優(yōu)秀員工積極向黨組織靠攏。

范圍要求：防水圍堰應(yīng)布置在冷凝水排水管、冷凍水供回水管、進水管、恒濕機及空調(diào)設(shè)備等涉水區(qū)域[3]。

邊界要求：以“幾”字形沿行級空調(diào)底座外邊沿、機柜底座內(nèi)邊沿布設(shè)，將行級空調(diào)、冷凍水管及其他水管全部布局在防水圍堰濕區(qū)范圍內(nèi)，要求圍堰圍繞整個行級空調(diào)外延，以便確保冷凍水管路無論前、后接管都能被包在圍堰內(nèi)。要求圍堰在機柜底座內(nèi)邊沿，以便確保冷通道內(nèi)冷凍水干管管路敷設(shè)空間最大化，便于施工及維護。

（2）在1 200 mm寬的冷通道地板下排布4根冷凍水管（雙供雙回）時，涉及冷凝水排水管是否在冷通道內(nèi)敷設(shè)。當冷凍水管雙供雙回管徑為DN100時，冷通道剩余空間可敷設(shè)DN50冷凝水排水管；當冷凍水管雙供雙回管徑為DN125及以上時，則冷通道內(nèi)沒有空間敷設(shè)冷凝水排水管，需要在相鄰熱通道內(nèi)敷設(shè)。主設(shè)備機房管路路由圖及現(xiàn)場照片如圖3所示。

圖3 主設(shè)備機房管路路由圖及現(xiàn)場照片

（3）冷凍水管出管位置水平空間受到機房走線井和消防井限制，采用雙供雙回水管帶多列空調(diào)，減少水管數(shù)量增大管徑，可滿足出管減少占用空間，同時經(jīng)測算也滿足空調(diào)水量。

（4）靠近門口的冷通道由于受斜坡和踏步下方空間限制，此冷通道地板下敷設(shè)2根冷凍水管（一供一回），另外2根冷凍水管需要在相鄰熱通道地板下方敷設(shè)。冷凍水管路系統(tǒng)常用4種管徑的水平占用空間尺寸可參考查詢表2。

表2 水平干管占用水平空間速查表（單位： mm）

3.2 垂直布局

（1）電源機房空調(diào)間內(nèi)為美觀整潔，可鋪設(shè)架空地板。管路敷設(shè)于地板下，要求防靜電架空地板下沿的凈高至少500 mm。電源機房內(nèi)冷凍水干管及支管常用管徑DN80、DN100。組件包含水管支架、溫度計、壓力表、過濾器、閥門閥柄、空調(diào)末端支管等，總體高度約為500 mm。地板上采用冷凍水房間級空調(diào)上送風下回風方式，空調(diào)設(shè)備高約2 000 mm，要求空調(diào)間與電力設(shè)備間隔墻的高度與空調(diào)機組出風口下沿同高，上部加裝送風帽或送風管。另外，空調(diào)回風需在空調(diào)間隔墻下半?yún)^(qū)域開洞，回風口洞下沿與空調(diào)間地板上沿同高，并在洞口設(shè)置回風口單層百葉及過濾裝置[4]。電源機房管路系統(tǒng)示意圖及現(xiàn)場照片如圖4所示。

圖4 電源機房管路系統(tǒng)示意圖及現(xiàn)場照片

（2）網(wǎng)絡(luò)機房（同IT、IDC等服務(wù)器機房）要求防靜電架空地板下沿距地面凈高至少650 mm，采用冷凍水列間空調(diào)水平送回風形式時，在冷通道地板下空間敷設(shè)冷凍水管常用管徑DN125或管徑DN100。主設(shè)備機房管路高度要求及現(xiàn)場照片如圖5所示。

圖5 主設(shè)備機房管路高度要求及現(xiàn)場照片

（3）傳輸機房對防靜電架空地板高度要求較高，因通常采用下送風房間級空調(diào)，地板下作為送風靜壓箱同時兼顧敷設(shè)冷凍水管路，要求地板下沿凈高至少750 mm。地板下空間敷設(shè)冷凍水管常用管徑DN150。

上述3種代表性的不同功能的機房，根據(jù)管路承載總冷量選用不同管徑時，敷設(shè)管路、水管支架、溫度計、壓力表、過濾器、閥門閥柄、空調(diào)末端支管等的垂直空間總體高度可參考查詢表3。

表3 垂直空間干管高度占用空間速查表（單位：mm）

4 工程實踐中需要注意的問題

（1）因在機房內(nèi)地板下空間有限，網(wǎng)絡(luò)機房的供水管過濾器不便于操作維護，研究后提出了優(yōu)化方案，可將每根供水管過濾器由機房內(nèi)地板下移位到走廊側(cè)立管上，將過濾器前后的壓力表同步調(diào)整到走廊側(cè)立管上，原過濾器配套的溫度表依舊保留在機房內(nèi)地板下，同時在地板下增加1個壓力表。

（2）機房走廊側(cè)踢腳線高度100 mm，立管進機房是水平干管距地面高度至少100 mm。可將管道支架高度設(shè)置為150 mm，使出管位置避開踢腳線。

（3）管路系統(tǒng)受多個界面的高度影響，且各界面間存在一定的制約性，如地板架高高度、標準機柜高度、3層走線架每層厚度及層間間距，還受機房層高、消防噴頭距地面凈空間影響，也會受經(jīng)常被忽略的機房地面防水層等處理后的增高厚度影響。其他高度要求盡可能克服困難，必要時降低要求，以滿足管路系統(tǒng)及附屬設(shè)施的施工及維護的總高度空間要求。

（4）電源機房空調(diào)間內(nèi)要求架空地板下敷設(shè)冷凍水管路，架空高度要便于管路閥門等操作維護，且上送風氣流路徑要避免被走線架等阻擋。上送風冷凍水空調(diào)含底座、設(shè)備本體及風帽后，風帽上沿距地面約2 950 mm，這就要求隔墻前上方電纜走線架標高要高于2 950 mm，可避免阻擋送風。

（5）當遇到走廊側(cè)進機房前的下立管位置與消防栓、柱體等沖突時，解決方案有兩種：如果是電源機房，因有單獨的空調(diào)間防水，可將立管移至空調(diào)間內(nèi)下管；如果是網(wǎng)絡(luò)機房，機房內(nèi)側(cè)不允許有立管，則需要在走廊側(cè)水平干管出管的高度先拐至不沖突的位置，再下立管，確保美觀。

5 結(jié) 論

數(shù)據(jù)中心水冷系統(tǒng)需根據(jù)不同管徑規(guī)劃合適的敷設(shè)空間及高度，并對各專業(yè)提出地板架空高度等各細節(jié)要求。為避免增加多余的管路彎頭，盡可能降低局部阻力，務(wù)必考慮大、小機電預(yù)留接管的對接位置，機房內(nèi)至走廊出管位置，以及與消防箱、上線井、消防井避免沖突等。電力機房空調(diào)間內(nèi)要做到管路、閥門美觀并便于維護，空調(diào)設(shè)備送回風避免短路，回風過濾網(wǎng)便于拆換。大型數(shù)據(jù)中心水冷系統(tǒng)龐大，管路系統(tǒng)錯綜復(fù)雜，且使用年限較設(shè)備更新?lián)Q代周期長，因此測算空調(diào)系統(tǒng)冷凍水管徑務(wù)必要考慮設(shè)備功率密度的長遠規(guī)劃。