童 雁 群

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

铁路是国家的大动脉，是人们从事经济建设及日常生活的重要基础设施，调度系统是铁路运行的指挥中枢。近年来，随着高铁的高速发展，对列车调度设施提出了高要求，铁路调度中心数据机房的设计也处于不断升级换代中，机房空调系统保障机房环境，其运行及维保管理关系到机房内工艺设备的安全、可靠运行，进而保障整个铁路系统正常运作。所以空调设计是整个数据机房设计的重要组成部分。对于设计工程师，整个设计过程就是一个学习、提高的过程，现对某铁路调度中心数据机房空调设计做一小结。

1 工程概况

本工程总建筑面积为30 302.98 m2,建筑高度为65.40 m，地下2层,地上15层，1层为门厅会议室，2层～6层为机房，7层为机房终端，8层～15层为办公室。办公部分及公共活动区域采用舒适性空调；机房及其配套用房区域采用工艺性空调,按照电子信息系统机房技术B级设计。

2 空调系统的选择

2.1 数据机房空调系统分类

根据目前市场现有的空调设备，以及数据机房空调系统使用情况，较为常用的数据机房空调系统大致分为：冷水型空调系统及直接蒸发式空调系统，其中直接蒸发式空调系统由于散热介质的不同分为水冷式、风冷式。

2.2 数据机房空调系统特点

多联式空调系统是一种变制冷剂流量的风冷直膨式空调系统，主要由室外主机、制冷剂管路、室内机及一些控制装置组成。优点：使用灵活，控制方便，适合于个性化运行，对就地用户的满足性较高，系统扩容非常容易，可随着数据设备的增减而增减空调设备，可以根据室外季节变化、气象变化及负荷变化情况调整空调系统的运行数量，机组间相对独立，当任意一组空调出现故障时，影响较小，安全性高，对维护人员的数量及专业水平要求较低。缺点：空调室内外机高差受限，要求室外机组高出室内机组30 m以内，管路长度控制在50 m内，空调数量多时，连接管路繁杂，室外机安装需较大空间，室外机产生噪声难以消除，蓄冷能力较差，供电出现问题时，对数据设备的保护迅速失效。冷水及水冷型机房空调，克服了空调系统配管距离、高低差受限制的缺点，水泵、冷却塔等设备置于地下室或屋顶，占地少，但空调系统的管路和设备需提前规划设计，后期改扩建难度大。为了前期不影响运行效率，同时应设置智能控制系统，并且为了安全可靠必须设冷却塔，水泵备份及采用复线或环状管网。空调系统设备及阀门多，相应的漏点多，维修的工作量增加，需较多的维修人员，同时需在线检测管路系统的水温及压力，检查冷水机组、冷却塔、水泵等设备的运行状态，检测关键阀门以及检测元件的有效性，要求维保人员具备较高专业素质，运行维护的费用大于风冷型机房空调系统。

2.3 本工程空调系统方案的确定

结合本工程特点：由于高铁高速发展，列车调度设施日趋复杂，数量与日俱增，设定数据机房建设不定期分步建设，除了现有的数据机房占据3层、4层，未来的发展预留了2层50%，5层、6层的空间，机房占据了整个楼装的2层～6层，屋顶屋面80%改建为人员活动场所，前期无法预估最终的数据设备负荷，无法准确确定空调设备及管路，为了适应日益增加的调度设备，最终确定采用灵活性、安全性较高的多联式空调系统，由于屋顶没有足够可放置室外机的楼面，垂直高将达36 m，超过多联机室内、外机允许的高差，同层除了机房所用的必备房间，没有多余的楼面放室外机，结合本地规划限制，最终定案在建筑物西侧2层～6层悬挑1.5 m平台安放本层室外机。

3 空调负荷的计算

1)机房热负荷是数据设备散热负荷、机房照明散热负荷、建筑围护结构得热负荷、补充新风热负荷、人员散热负荷等累加起来的。

a.设备冷负荷Q1=P×η1×η2×η3。

其中，Q1为设备冷负荷，kW；P为机房内各种设备总功耗，kW；η1为同时使用系数；η2为利用系数；η3为负荷工作均匀系数；η1×η2×η3取值0.6～0.8，考虑制冷量冗余，取值0.8。

b.机房照明冷负荷Q2=C×S/1 000。

其中，C为照明功耗，根据国标《计算站场地技术要求》：机房照度大于200 lx，其功耗大约为20 W/m2；S为机房面积，m2。

c.建筑围护结构冷负荷Q3=K×S/1 000。

其中，K为围护结构冷负荷指标，100 W/m2；S为机房面积,m2。

d.人员散热冷负荷Q4=P×N/1 000。

其中，P为人体发热量。轻体力工作人员热负荷显热与潜热之和：100 W/m2；N为人员数，取5。

e.机房空调冷负荷Q=Q1+Q2+Q3+Q4。

f.补充的新风得热负荷并入舒适性空调系统。

2)计算机房空调数量：数据机房内的空调负荷大多为显热负荷，因此机房空调主要负担数据机房内的显热负荷。机房内所需的机房空调数量N=Qx/0.85×qc，其中，N为机房空调数量，计算结果进位取整；Qx为机房显热负荷；0.85为考虑了空调效率与裕量的综合系数；qc为单台空调机组的额定制冷量，kW，考虑到故障、检修等因素，最终机房空调是按照N+1的备用原则确定。

4 空调气流组织

为了减少机房内温度梯度，送风气流的分配应该符合设备发热负荷的分配。气流组织应该足够灵活地满足区域发热强度，尽可能保证送风量小，最高换热效率。

1)数据机房空调系统送风方式分类：a.地板下送风系统，特点：冷风气流可以通过地板送风口的尺寸、位置、数量来调节；b.上送风系统，特点：能够很好满足人员的舒适性要求。

2)本工程空调气流组织的确定：本工程通过对各种送风方式的比较、权衡，结合机房布局及土建条件，选定架空地板下送风，吊顶静压箱上回风的气流组织形式。

结构专业降板500 mm，地面铺装防静电地板，静电地板下空间作为电缆走线及空调系统送风静压箱，送风气流经过风口进入发热设备，冷却效果最佳，可是对设备直接送风，可能在设备表面结露，影响其功能，所以除非设备厂方要求，否则不予直接送风。冷空气通过地板送风口进入机房，带走服务器周边的高发热量，地板送风口采用600×600双层活动带人字闸百页风口，风口有效面积系数0.25，送风量950 m3/h，面对服务器设备的升级、搬迁，风口可以灵活布置，冷量可以重新调整。对于功率大于10 kW的机柜，可采用地板式ADU送风装置代替普通送风口或需增设辅助制冷装置。600 mm净高吊顶空间作为回风通道，回风口安装在数据处理设备的热流集中的区域上方，利用热气流自身上升的特性，引入至回风口。

5 其他相关设计

5.1 新风设计

《电子信息系统机房设计规范》要求：保证房间的正压，主机房与其他房间的压差不小于5 Pa，与室外静压压差不小于10 Pa，本设计将同层舒适性空调中新风系统接入主机房，连接风口的送风支管安装电动阀。新风采集入口处安装中效过滤器。

5.2 湿度控制

机房湿负荷主要由新风及工作人员产生，利用露点控制的方法，通过变风量通风，控制单台或多台空调机组送风温度，达到相对湿度90%或更高，有效的控制湿度。

5.3 气消后事故排风

电子信息机房设气消后排风系统，换气次数:5次/h。内设上、下排风口，排风口前排风支管上安装电动防火阀。外窗设置电动窗，气消后开启补风。气体灭火后排风系统控制要求:火警时根据消防控制中心指令，在喷射气体灭火前，首先根据指令关闭排风机及该房间排风口前电动防火阀，关闭房间内送风口前电动防火阀，切断送风系统。气体灭火后，手动开启排风机,排风电动防火阀并联动送风机及该处送风管道上电动阀开启，排风机在室内、外便于操作的地点设置电气开关。

5.4 防水设计

在空调安放区域与机房设备安放区域之间设置100 mm高的拦水坝，每个区域内设排水地漏。

5.5 保温降噪

与机房毗邻的2层顶板，7层底板及办公区域隔墙建筑专业保温。空调静压箱、回风吊顶内贴消音棉。

6 设计体会

本工程竣工后，运行效果良好，实现了预期目标。在一期投入使用的3层、4层机房中分别采用了不同的布置方式，由此产生诸多不同结果，值得在以后的设计中借鉴。

1)4层机房将空调区域以玻璃隔断封闭，有效降低机房内的噪声。

2)架空地板内电缆走向，4层机房同送风方向一致，架空地板下的送风气流防止了产生紊流，防止了气流突变，减少了电缆和建筑阻断对送风气流的影响，送风效果较好。

3)4层机房空调负荷大，室外机众多，室外机两层累叠安装，均布摆放于同层跳台，实践结果：到了极热月份，中部的机组散热效果不好，所以，对于数量众多的室外机摆放，设计时应进行计算机气流场、温度场的模拟实验，位于中间的室外机间加大距离放置。

4)众多室外机产生的噪声给毗邻的办公楼及住宅楼居民造成困扰，是今后必须吸取的教训。

5)节能：据统计机房空调系统电耗占整个数据机房电耗的45%，随着数据机房能耗的不断增加，对系统的节能要求越来越高。如何将成熟的节能技术应用在项目中，任重道远。

比如数据机房是全年发热型，在北方冬季如何热回收，利用机房的发热是一种节能的有效途径。