数据中心液冷技术设备之设施管路设计

　　管路构架决定了冷源(站房)与负荷之间的关系。管路构架应考虑简易、投资、便于维护、便于升级/变更、便于运行与控制以及可靠性、用能量等。

　　一般来说，确定和以后审视管路构架基本方案是看它在设施空间受限情况下的有效性。例如，从管路的角度看似乎很好，但它的管路安排也许不能提供营造高效回路所要求的空间与位置。

　　另一个重要考虑是管路选择准则。对于站房、管路分布与末端管径选择的分析，会产生投资与运行费用之间的权衡问题。管径较大则水的流速较低，然而降低了水泵的功率(水泵扬程可小些)和运行费用。一般来说，流速应切实地高而不牺牲系统的完善性，增加泵送能量并不比初投资减少或由于管道小而节省了空间重要。管径选择也影响数据中心在未来能增加多少冷负荷。随着冷却密度和电功率密度持续增加，数据中心必须能扩展以适应其未来的增长。因此，一种策略是选大冷水站房中的干管和分配集管，以适应未来负荷的增加。这样的选大管径，将在数据中心寿命期间的更多时间内可节约能量和使用较小的水泵。

　　冷水管路的规划与设计，必须使数据中心在增加更多计算机设备时能保持可运行性。

　　一、空间考虑

　　空间考虑通常从数据中心内可布置什么管路，布置在哪里开始。有关人员关心或优先考虑的内容有：头部上方不布管;头部上方布管最少;或除了避免百接在电子设备上方布管外，不限制头部上方布管。大于某一规格的所有干管与管路可在数据中心内布置，或局限于管廊、管架、管槽与公用设施地沟内等。

　　空间受限不只是影响布管，而且也影响阀门与末端设备的可近性，以及管道穿防火墙。就像对运行、能量或冗余度影响一样，相关人员对管路布置的某种偏爱和受设施实体的限制对管路构架的影响，常是很大的或更大。首先，应考虑布置大管，以减小压力降，例如采用大的转弯半径，少改变流向等。然后，布置水泵、冷水机组等，以最少的管路转向配管，这样使冷水机组、水泵与管路也许能以45°而不是90°，略逊于线性形式进行接合。

　　虽然每一种布置与设计会不同，但良好的起点是给予管位的断面尺寸为管径的两倍，例如：

　　如果管径为6英寸，则管位断面可以为2X6英寸或l2X12英寸。

　　如果管径为18英寸，则管位断面可以为2X18英寸或36X36英寸。

　　这样的定位是考虑到有管法兰、管导架/支架、阀门手柄等。此外，管路设计还必须考虑管道的伸缩以及地震问题。例如，管道可能在环境温度为90°F(32℃)时安装，而运行温度为45°F(7℃)，这样的温差90°F—45°F=45°F(25℃)在系统启动时与渐冷时会引起很大的位移。

　　二、 管路的基本架构

　　液冷的内在概念是将含有冷媒的基本构架延伸到数据中心设备的所在地点。此外，基本构架的输送方法一般是在末端用冷液的基础上以很细小的"粒性雌叩更多的连接点"进行输送。冷却设备可以服务几个机架，一个机架，甚至于一个机架内的多个组件。基本构架本身通常是一个铜管网路或钢管网路。许多不同的管路构架和流动原理可被用于将管网延伸到机架和增加的连接点，而同时为整个系统提供服务，符合数据通信设施必须具有的可靠性和灵活性。以下组图表示了一些可以采用的不同管路架构和流动原理。

　　三、异程系统

　　异程系统是管路系统中最基本的一种形式，在传统的HVAC设计中，将它用于连接点数较少的场合。在此系统中，供、回水管是以径向被接人的，离冷水站房最近的负荷的供水管路最短，回水管路也最短。

　　然而，若异程系统用在有许多封闭连接点时，可能需要大量的平衡阀来保证系统正常运行，这是因为对于给定的负荷，供、回水管路的长度是变化的。

　　1)系统优点

　　(1)费用最低，管道、阀门与配件较少。

　　(2)操作与理解容易。

　　2)系统缺点

　　(1)由于只有一个冷源，可靠性最差。

　　(2)对于负荷，无管路冗余。管道有任何故障或渗漏，或将来要添加，将危及系统的可利用性。

　　(3)可能需另加平衡阀。

　　四、同程系统

　　同程系统的原理是要内在地建立一个有自平衡要素的管网。要获得这样的平衡是让离冷水站房最近的管路所供的负荷有最远的回水管路，反之亦然。它主要是使回水管流动平行于为建筑物内各负荷提供流量的供水管的流动，这样使任一给定负荷的供、回水管综合长度接近相等，也就建立了一个称之为"自平衡"的系统。

　　1)系统优点

　　(1)操作与理解容易。

　　(2)具有自平衡性。

　　2)系统缺点

　　(1)可靠性稍差，只有一个冷源。

　　(2)管路或冷水管路无冗余，在日常维护或扩展时可能使整个系统停运。

　　(3)费用较异程系统稍贵(即需要的管道较多)。