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4、管网设计选型  图6 某运营商数据中心冷冻水系统管网设计 虽然暖通系统的设计原理和方法在民用建筑和数据中心相差无几，但是结合各自建筑特点及负荷特性，数据中心的管网设计还是有其独特的地方。如图6所示，某运营商的数据中心冷冻水系统设计中，设计5台冷水机组（4＋1运行）保障设备层面的可靠性，设计5台板式换热器进行自然冷却。在管网设计方面采用双供双回的双管制和环管制相结合的方式，保障管路系统的可靠性，并且在数据中心一般不会进行管网分区和采用二次泵系统，因为数据中心的供冷半径通常较小，除非数据中心的供冷来自园区的冷冻站而不是数据中心的专用冷冻站。 4.1 管网设计方案选择 在管网设计方面，有多种方案（见图7）可以选择，各方案优缺点如表4所示。  图7 管网设计类型  表4 不同管网设计的特点及优缺点 4.2 管道防冻方案选择 数据中心常年需要冷却，因此应特别注意冬季的管道防冻问题。目前常见的方案有向冷却水系统中添加乙二醇溶液或对冷却水管道进行电伴热或根据合适的气候条件不采取任何措施。 4.2.1添加乙二醇溶液 向冷却水系统中添加乙二醇溶液是一种施工简便的措施，添加的乙二醇溶液能够降低水溶液的冰点从而防止结冻，如图8所示，25％质量百分数的乙烯乙二醇溶液的冰点为－10.7 ℃。但也有缺点，添加的乙二醇溶液将降低水溶液的冷却性能并增加了水溶液的黏性（见表5），导致系统管路阻力增加，乙二醇溶液比热容比纯水的比热容高0.43 kJ/（kg·℃），并且其黏度比纯水的黏度增大2倍多。另外乙二醇溶液对管路设备有轻微腐蚀性，需要设置板式换热器将乙二醇溶液与纯冷水系统进行物理隔离。 4.2.2 管道电伴热 数据中心的管道电伴热一般为20～30 W/m，伴热长度一般达150 m左右，电压220 V或110 V，有防爆和不防爆之分。其优点是不与水接触并不会降低冷却性能，其缺点是施工相对复杂，伴热均匀性差，伴热长度有限，检修维护频繁。管道电伴热示意图如图9所示。由于电伴热的成品长度有限，需要做个回路对长管道进行加热，对施工工艺要求高，后期运行维护困难。另外，电伴热属于耗电产品，与数据中心的节能设计理念相悖。
 图8 防冻液质量浓度与冰点关系 表5 不同防冻液的热物性  图9 管道电伴热示意图  图10 结冰时间与内管壁温度的关系 4.2.3 水流自适应 圆管内流体是否结冰仅与圆管内表面最低温度有关，而与圆管内流体流速无关。当圆管内表面最低温度高于一定温度（-5.2 ℃）时，圆管内流动的水在1 800 s内不再发生结冰，如图10所示。一般情况下供水温度10 ℃，外包20 mm厚保温棉，在室外气温高于-5 ℃的地区，其管内水温在冬季必大于-5 ℃，此种情况下无须采取防冻措施。 5、结论 数据中心冷水机组的选型须严格参照GB 50736—2012执行。 1）无论从冷水机组并联运行还是水泵并联运行角度看，冷水机组及其对应水泵作N＋1设计时N不宜大于3。
2）应进行高压冷水机组与低压冷水机组的投资成本分析，既保证选型的合理性又保证选型的经济性。
3）当单台冷水机组的负荷率在40％～60％之间时宜选择变频冷水机组；负荷率在90％以上且冷却水温高于25℃时宜选择定频冷水机组，不同品牌的冷水机组最佳负荷率区间略有不同。
4）蓄冷设计中宜采用蓄冷罐与冷水机组并联的方案。
5）管网设计类型有双管 双盘管、双管 单盘管、单管同程 单管环管 环管等，宜根据数据中心的可用性等级和投资成本之间的平衡性选择合适的方案。
6）管道防冻措施的选择也应因地制宜，结合施工工艺和气候条件制定。 参考文献 [1] 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范：GB 50736—2012[S]. [2] 曲凯阳，江亿. 圆管内流动水发生结冰的影响因素研究[J]. 太阳能学报，2001(3)：250-254.  备注：转自《制冷与空调》第17卷第11期  作者简介 |
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