數據中心蓄冷罐的開式與閉式的選擇-孫長青

設計規劃部總工 孫長青 現代數據中心網 

在Uptime Tier等級標準中，Tier IV（容錯的現場基礎設施）標準明確規定了連續製冷的要求，通常經過設置蓄冷罐來實現。固然，連續製冷也能夠經過冷源系統設置不間斷電源等方式來實現，只要確保電力中斷時冷源能不中斷便可。只是蓄冷罐的方式是最經濟可靠的方式，因此，現實中，連續製冷方式多以蓄冷罐的形式爲主。

隨着數據中心的發展，國內目前對於級別達到TierIII及以上的機房，如今廣泛配置了蓄冷系統，以達到製冷系統安全可靠的目的。至於蓄冷罐的形式，也是各式各樣，水蓄冷、冰蓄冷都有實施的案例，其中多以水蓄冷爲主。冰蓄冷的採用狀況比較罕見，採用冰蓄冷系統多爲利用園區冰蓄冷爲主要考慮因素。

本篇主要探討水蓄冷系統，水蓄冷系統的開式及閉式，是主要的兩種蓄冷罐形式，而採用開式仍是閉式蓄冷罐，受多種因素的制約，好比建築高度，好比園區佈置狀況，好比空調系統形式，好比室內空間條件等等。

首先，來了解一下開式及閉式蓄冷罐的基本概念：

開式水蓄冷罐液麪與大氣相通，爲非承壓蓄能罐，內設布水裝置，保證設備內在平面上充分分配，在垂直面上的水流緩慢，Re數低於800。當建築物高於蓄冷罐液麪高度時，開式蓄冷罐需配置板式換熱器。

閉式水蓄冷罐液體不與大氣相通，爲承壓式蓄能罐，通常爲圓罐式，可由蓄冷罐直接向末端供應冷量。

如今大中型數據中心採用的空調水製冷系統管道佈置形式，主要有兩種主流系統，一種是一次泵系統形式，一種是二次泵系統形式。這兩種系統形式，在數據中心設計中，究竟是選擇開式仍是選擇閉式，哪一種形式對空調系統是最匹配的？下面將就一次泵和二次泵兩種空調水系統形式中閉式和開式的優缺點作個對比，而後肯定到底哪一種方式更合適。

一、一次泵空調水系統

對於一次泵空調水系統，爲了實現蓄冷罐內的水溫爲低溫水，須設置在冷機以後，以下圖所示，則此種狀況下，蓄冷罐內的壓力應爲定壓點壓力加上循環泵的揚程，定壓點的壓力爲冷凍水系統高差（通常爲建築高度）並考慮必定餘量，一次泵系統循環泵的揚程通常要達到40m以上，若要蓄冷罐的接入方式採用直接接入系統的形式，開式蓄冷罐的高度須要高出建築高度近40m，無現實實現的可能，由此，只能選擇閉式蓄冷罐。

如要選擇開式蓄冷罐，必須在蓄冷罐與冷凍水系統之間設置換熱器，使蓄冷罐與冷凍水系統隔開。如此，則開式蓄冷罐的高度將再也不受限。可是，由此會形成蓄冷罐與冷凍水系統之間的換熱溫差，蓄冷罐放冷時將致使冷凍水溫度比正常運行時溫度高，不知足數據中心穩定運行的要求。因此，在數據中心中，對一次泵空調水系統，蓄冷罐只能以閉式蓄冷罐的方式接入系統。

二、二次泵空調水系統

對於二次泵空調水系統，蓄冷罐的接入方式，能夠是開式，也能夠是閉式，由於二次泵系統的蓄冷罐，接在平衡管上，平衡管的做用是使一次泵與二次泵之間流量達到平衡，並保證蒸發器流量恆定，其兩側壓差很是小，通常的開式定壓系統就設置在平衡管上。

所以，當蓄冷罐採用開式時，能夠直接做爲定壓罐使用，其液麪高度高於系統最高點1.5m左右便可，在數據中心建築高度不是很高的數據中心，多采用這種方式，在提供連續製冷的同時，還能夠達到穩定系統的目的，又能節省室內建築面積，是很是好的系統形式。

在數據中心建築高度很高，開式蓄冷罐的高度與直徑比太大，結構穩定性比較差的狀況下，不得不放棄開式的蓄冷罐方案，轉而採用閉式蓄冷罐，閉式蓄冷罐能夠直接串聯進平衡管，做爲平衡管的一部分，平時能夠緩慢充冷，保持蓄冷水溫達到設定值，市電中斷時徹底作到無干預切換天然放冷，安全可靠高效。

因此，在數據中心中，對二次泵空調水系統，蓄冷罐既能夠閉式蓄冷罐的方式接入系統，也能夠開式蓄冷罐的方式接入系統。