银行数据中心设计与管理

1.项目需求

1）一期数据中心区域总建筑面积不少于20000m²，机房净使用面积不少于4000m²。由于园区一期供电接入限制，IT设备运行功率在一期约为5000kW。

2）二期数据中心区域总建筑面积不少于50000m²，机房净使用面积不少于10000m²。IT设备运行功率不低于15000kW（本节只介绍一期项目）。

3）采用Uptime Institute TierIV。

4）PUE小于1.6。

2.项目限制条件

1）园区根据控规条件，数据中心建筑高度在24m以下。

2）鉴于市政给水接入不足，二期计划使用中水。

3.技术方案论证

（1）平面改进方案

方案一：首层设置柴油发电机、低压配电房间、UPS室、电池间、电信接入间，二层为高压配电室、IT机房，三、四层为IT机房，机柜净使用面积约为4800m²，IT运行功率为4800kW，缺点为A、B路由无法隔离，不满足TierIV标准。

方案二：首层设置柴油发电机、IT机房、电信接入间，二层为高压配电室、变压器室、UPS室、电池间、IT机房，三层为变压器室、UPS室、电池间、IT机房，四层为变压器室、UPS室、电池间；IT运行功率为5180kW，机柜净使用面积约为4400m²，满足TierIV标准。

（2）电气方案演进 UPS系统2N和2（N+1）方案论证：

从数据中心空间上2N和2（N+1）对应的IT运行功率为5180kW和3880kW，从两种配电系统上可靠性提升对整体系统几乎没有影响，为得到更多IT运行功率选择2N UPS配电系统。

（3）空调方案演进

1）风冷直膨空调。原有机房一直使用风冷直膨空调，运维体系健全完善，人员经验也非常丰富，采用风冷直膨空调的劣势是运行能耗过高，优势是不需要考虑缺水停水。

2）水冷冷水系统。采用水冷冷水系统的优势是能耗较小，劣势是人们缺乏对水系统的了解，同时同行业案例较少。

通过水冷冷水系统和风冷直膨系统在能效、投资、运行方面进行比较，见表10⁃1。本案例采用风冷直膨系统+水冷冷水系统的2N架构，既考虑运行过程中的高效节能，同时确保市政给水故障时制冷系统不受影响。

表10⁃1 能效、投资、运行效率比较

3）自然冷却技术。自然冷却北京地区全年小时数统计见表10⁃2。

表10⁃2 自然冷却北京地区全年小时数统计(www.xing528.com)

数据来源：中国国家气象局《中国建筑热环境分析专用气象数据集》2006年以来北京地区典型气象年逐时参数报表。

由表10⁃2可以看出，每年可以利用部分自然冷却的小时数为1740h，完全自然冷却的小时数为3177h。总结以上自然冷却使用率，可得出至少节约46%制冷能耗。

由此可见，水冷系统在自然冷却的运行模式下节能的效果是非常显著的。

4.项目节能措施

数据中心能耗较高，应采取各种措施降低能耗，暖通系统采取的具体措施包括：

1）提高冷冻水的供水温度。

2）采用自然冷却系统。

3）采用冷热通道方式，冷热通道设定不同温度。不采用机房温度23℃±1℃，采用冷通道18℃±2℃，热通道29℃±2℃，制冷系统能耗节约约为15%。

4）采用湿膜加湿。

5）改善精密空调系统。

6）采用水冷冷水系统。

7）冷却塔风机变频驱动。

8）机房用精密空调采用变频风扇。

5.项目总结

1）采用TierIV设计标准（无单点故障、连续制冷）。

2）PUE小于1.5。

3）高架地板面积与总建筑面积比为1∶4.54。

4）任意设备可任意时间就位或运离建筑。

该银行数据中心尝试新的制冷方式，在运行过程中累计水冷冷水系统运行经验，为后期数据中心设计、建设、运行打下坚实的基础。