數(shù)據(jù)中心建筑節(jié)能途徑與節(jié)能措施(二)

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根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》,空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的室內(nèi)(一般房間)計算參數(shù)(主要是用來作為計算能耗的基礎(chǔ)依據(jù))為,冬季:溫度20℃;風(fēng)速0.10≤ v ≤0.20m/s;相對濕度30%~65 %。夏季:溫度25℃;風(fēng)速0.15≤ v ≤0.30 m/s;相對濕度40%~65%。
    而對于建筑物內(nèi)的數(shù)據(jù)中心,其機房區(qū)域的環(huán)境溫度和濕度是基于設(shè)備環(huán)境要求和機房設(shè)計標準的,也就是通常需要在符合《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》的前提下,加強對數(shù)據(jù)中心的機房區(qū)域進行建筑熱工復(fù)合計算和設(shè)計處理(主要是因為計算的溫度依據(jù)點不同以及焓值不同)。
    嚴格遵循與執(zhí)行《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》等國家的有關(guān)標準規(guī)范進行建筑設(shè)計,是確保數(shù)據(jù)中心建設(shè)實現(xiàn)公共節(jié)能要求的基本途徑與措施。同時,根據(jù)數(shù)據(jù)中心所在五個氣候區(qū)的外部環(huán)境;數(shù)據(jù)中心所在建筑物內(nèi)的區(qū)域位置內(nèi)外部環(huán)境;以及數(shù)據(jù)中心內(nèi)各功能區(qū)域用房相鄰布局的內(nèi)部環(huán)境,對IT關(guān)鍵設(shè)備區(qū)域用房需要加強措施,合理計算保溫隔熱等的熱工參數(shù),選擇適宜的圍護結(jié)構(gòu)與材料。
    數(shù)據(jù)中心建設(shè)中與建筑熱工有關(guān)的節(jié)能途徑與節(jié)能措施主要關(guān)注圍護結(jié)構(gòu)、內(nèi)墻保溫、保溫材料、六方體圍護、熱橋處理、無窗密閉護圍等幾個方面。
    對于圍護結(jié)構(gòu)需采用復(fù)合墻體節(jié)能技術(shù)工藝,在墻體主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加一層或幾層復(fù)合的絕熱保溫材料來改善整個墻體的熱工性能。復(fù)合墻體節(jié)能技術(shù)工藝根據(jù)保溫材料在墻體中的位置分為:內(nèi)保溫、中保溫、組合保溫和外保溫四種。在工程實踐中,內(nèi)墻保溫是數(shù)據(jù)中心建設(shè)最常用的一種形式,主要是因為另外幾種保溫工藝是要在建筑與結(jié)構(gòu)先前設(shè)計的時候就要確定的,需與主體工程同步實施,除非是少數(shù)IDC或大型企業(yè)數(shù)據(jù)中心為整個一個建筑單體的工程;多數(shù)數(shù)據(jù)中心只是占用公共建筑物中的一個局部區(qū)域,而且,大多數(shù)數(shù)據(jù)中心建設(shè)工程不與土建設(shè)計同步,通常在主體工程完成后,在后期(如:裝飾裝修工程階段)才進入設(shè)計施工。所以除內(nèi)墻保溫工藝外,另外幾種保溫工藝比較難以實現(xiàn)。內(nèi)墻保溫墻體通常采用高效的保溫材料與主墻體之間進行復(fù)合,施工工藝相對簡單。
    在數(shù)據(jù)中心建設(shè)的工程實踐中,通常采用的保溫材料有:礦巖棉、聚苯板、聚氨酯、石膏板等。選用的保溫材料傳熱系數(shù)(K)值越小或熱惰性指標(D)值越大,則對圍護結(jié)構(gòu)的傳熱能力越低,其保溫隔熱性能越好,越有利于節(jié)能。
    在可能的條件下,使用傳熱系數(shù)(K)值小的絕熱材料。對頂、地、墻的六方體進行絕熱,以減少圍護結(jié)構(gòu)四周的傳熱系數(shù),整體將數(shù)據(jù)中心的機房區(qū)域包裹起來,以可達到較好的密閉保溫節(jié)能效果。
    由于圍護結(jié)構(gòu)中,窗過梁、圈梁、鋼筋混凝土抗震柱、鋼筋混凝土剪力墻、梁、柱等部位的傳熱系數(shù)遠大于主體部位的傳熱系數(shù),形成熱流密集通道,即為熱橋。對熱橋部位均應(yīng)進行保溫處理,以保證熱橋部位的內(nèi)表面溫度在室內(nèi)空氣設(shè)計溫、濕度條件下不低于露點溫度。降低圍護結(jié)構(gòu)兩側(cè)的溫差作用,消除熱橋效應(yīng),減少外界自然環(huán)境對建筑室內(nèi)環(huán)境的傳熱影響,減少圍護結(jié)構(gòu)熱橋部位的傳熱損失。
    現(xiàn)行流行對數(shù)據(jù)中心的主機房區(qū)域采用無窗密閉護圍,以避免和減少進入室內(nèi)的太陽輻射以及窗或透明幕墻的溫差傳熱,也是降低空調(diào)能耗的途徑和措施。對原采用幕墻的主機房區(qū)域應(yīng)充分利用幕墻面板背后的空間,采用高效、耐久的保溫材料進行保溫。對數(shù)據(jù)中心的支持區(qū)和輔助房間等功能區(qū)采用有窗玻璃護圍時,應(yīng)該控制建筑朝向及窗墻面積比,采用雙層玻璃窗或low-e玻璃(幕墻),并輔助采用遮陽設(shè)施(外遮陽、內(nèi)遮陽等)來減少太陽輻射量。
    5 空調(diào)照明的節(jié)能途徑與措施
    數(shù)據(jù)中心建設(shè)中,涉及建筑節(jié)能的主要對象為空調(diào)與照明。注:供配電系統(tǒng)及IT關(guān)鍵設(shè)備的節(jié)能劃歸在電氣專項節(jié)能技術(shù)措施中(本文不作延伸討論)。
    在數(shù)據(jù)中心中,為了滿足數(shù)據(jù)中心工藝要求,空調(diào)通常是指機房工程中特定專用的精密空調(diào)設(shè)備。
    精密空調(diào)設(shè)備的主要節(jié)能途徑與節(jié)能措施為:制冷負荷計算、合理設(shè)定參數(shù)、送回風(fēng)方式、選用高能效比設(shè)備、冷熱風(fēng)預(yù)處理、動態(tài)組合運營等。
    精確地計算數(shù)據(jù)中心中制冷負荷包括:機房內(nèi)設(shè)備的散熱、建筑圍護結(jié)構(gòu)的傳熱、太陽輻射熱、人體散熱散濕、照明設(shè)備散熱、新風(fēng)負荷等。合理地控制數(shù)據(jù)中心區(qū)域內(nèi)的制冷參數(shù)(溫度濕度的設(shè)定)。據(jù)有關(guān)報道:制冷參數(shù)變化1°,可能會產(chǎn)生5%~10%能耗變化。高效率地設(shè)計和布置送回風(fēng)方式以及送風(fēng)與回風(fēng)通道。選用制冷性能系數(shù)(COP)、能效比(EER)高的空調(diào)設(shè)備,應(yīng)該高于在《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB50189-2005規(guī)定的建筑空調(diào)設(shè)備以及《計算機和數(shù)據(jù)處理機房用單元式空氣調(diào)節(jié)機》GB 19413-2003規(guī)定的精密空調(diào)設(shè)備的最低能效比指標。采用冷熱預(yù)處理的新風(fēng)通風(fēng)換氣系統(tǒng)。適當(dāng)?shù)剡M行空調(diào)設(shè)備組合配置,動態(tài)地提高制冷系統(tǒng)的效率。對大型數(shù)據(jù)中心機房空調(diào)系統(tǒng)宜采用制冷性能系數(shù)(COP)、能效比(EER)高的冷水機組空調(diào)系統(tǒng),冷源采用水冷方式。
    照明系統(tǒng)的主要節(jié)能途徑與節(jié)能措施為:遵循照明功率密度的限制、選用高效節(jié)能器具、燈具組合控制、適當(dāng)?shù)乩锰烊还庠吹取?BR>    在《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB 50189-2005涉及照明系統(tǒng)的節(jié)能是依據(jù)《建筑照明設(shè)計標準》GB 50034-2004的,故照明系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)嚴格依據(jù)《建筑照明設(shè)計標準》中,對數(shù)據(jù)中心機房區(qū)域及相關(guān)區(qū)域所確定的(照度、照度均勻度等)照明指標(如:主機房500lx的要求)以及照明負荷功率密度(LPD)值(15W/m2的限制)進行照明設(shè)計配置。選擇高效節(jié)能型的光源、燈具及附件。進行有效的、靈活的、組合的照明控制系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)中心的支持區(qū)和輔助房間等功能區(qū)域適當(dāng)?shù)乩锰烊还庠础?BR>    另外,現(xiàn)行采用數(shù)據(jù)中心機房的環(huán)境設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng),對環(huán)境及空調(diào)設(shè)備、電氣設(shè)備、照明設(shè)備等進行顯示、記錄、控制、報警、趨勢分析和提示功能,動態(tài)地監(jiān)管和調(diào)節(jié)控制用能狀況,以先進的技術(shù)和有效的方式達到數(shù)據(jù)中心節(jié)約能耗的目的。
    6 結(jié)束語
    數(shù)據(jù)中心由于其自身特點,在一個建筑中無疑是一個“能耗大戶”。在《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB 50189-2005中是以建筑圍護結(jié)構(gòu)、采暖通風(fēng)空調(diào)和照明用能消耗為三個主要方面來考慮建筑節(jié)能的途徑與措施。本文結(jié)合該標準所涉及建筑節(jié)能的三個主要方面,并以數(shù)據(jù)中心建設(shè)的總體設(shè)計為先導(dǎo),以改善建筑物的圍護結(jié)構(gòu)保溫隔熱等的熱工性能;提高采暖通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)設(shè)備系統(tǒng)的能效比;增進照明的設(shè)備效率為節(jié)能目標,對數(shù)據(jù)中心建筑的有關(guān)節(jié)能途徑與措施進行了探討。在實際的工程實踐中,由于多種原因,在數(shù)據(jù)中心建設(shè)的總體設(shè)計環(huán)節(jié)和建筑熱工環(huán)節(jié),對建筑節(jié)能的認識和響應(yīng)存在著一定的缺憾,為此,本文著重對這兩方面進行了探討,期望能夠就公共建筑節(jié)能以及數(shù)據(jù)中心專項工程的節(jié)能提供一些建議與參考。