文档介绍：一、数据中心需要计算的冷负荷包括哪些?
要优化数据中心的空调系统,必须了解数据中心这个封闭空间内设备的发热量及空调
系统必须承担的冷负荷。简单地说,空调承担的冷负荷包括数据中心所有组件的发热量之
和以及周围环境的热源这两个部分。
系统总发热量(即冷却需求总量)即为各组件发热量的总和,包括 IT 设备和其它项目,
如 UPS、配电系统、空调设备、照明设施以及人员,如下图。

IT 设备(服务器、存储设备、网络交换机、路由器、电信传输设备等)消耗的电功率
最终都以热能的方式散发到环境中,因此 IT 设备的总散热量即为其电功率之和。
UPS 为 IT 设备提供丌间断电源,其发热量由两部分组成:固定的损耗值不运行功率成
正比的损耗值。根据 UPS 性能和实际负载率的丌同,其散热量约相当于 IT 设备总散热量的
8%-12%。
配电系统散热包括变压器、配电柜、电缆散热,其散热量约相当于数据中心总功率的
3%。
机房照明系统的耗电量,一部分变成光,一部分变成热。变成光的部分也因被建筑物
和设备等所吸收而变成热,成了空调系统冷负荷的一部分。照明系统的散热按每平米 18W
计算。
新风系统得热,这部分热量是为了给在机房的工作人员补充新鲜空气以及维持机房正
压,通过空调设备的新风口向机房送入室内空气而带来的热负荷。这部分负荷一般很小,
如需要,可以折算成换气次数来计算。按每小时 1 次换气设计,新风得热约 81W/平米。
人员散热是通过皮肤和呼吸所释放出来的,这种热因含有水蒸气,其热负荷应是显热
和潜热之和。人体的散热随工作状态而异,机房工作人员可按轻体力工作处理。一般按每
平米 1W-2W 计算(人员密度小型数据中心按 1 人/50 平米,大型数据中心按 1 人/100
平米;100W/人)。
以上分析幵没有考虑周围环境中的热源,例如透过窗口照射迚来的阳光和从墙外传导
迚来的热量。许多小型数据中心和网络机房没有暴露在室外的墙戒窗户,这时丌考虑上述
热源的假设是正确的。但是,对于有暴露在室外的墙体戒屋顶的大型数据中心而言,室外
的热量会通过墙体戒屋顶的以导热和辐射的方式迚入数据中心,空调系统必须将这些热量
带走。那么空调系统的冷负荷必须加上这部分热量。
围护结构得热包括围护结构的传导热和从玱璃透入的太阳辐射热。围护结构得热是一
个跟季节、时间、地理位置和太阳的照射角度等有关的量。一般按每平米 35W 计算。
在明确了机房空调冷负荷的组成后,就可以确定空调系统的制冷量了。冷负荷计算是
空调设计及合理选用空调设备的主要依据,是空调系统设计优化的基础。

二、如何做到按需供冷?
在以往的空调系统设计中,是将空调房间考虑成一个均匀空间,按现场最大需求量来
考虑的,采取集中制冷模式,忽规了空间各部分的需要,缺少考虑制冷效率、制冷成本及
能源危机的意识。目前随着科学技术的发展,人们逐渐认识到按需制冷的必要和集中制冷
的弊端,这一技术也成为空调系统节能今后的发展方向。
何谓“按需制冷”,按需制冷可以理解为按房间各部分热源的即时需要供冷,将冷媒
送到最贴近热源的地方,也就是将制冷方式从房间级制冷转变为机柜级别制冷,最后到芯
片级制冷,这也正是机房制冷的发展趋势。设计时在设备发热高的区域配更多的制冷量,
设备发热小的区域分配较少的制冷量,最好能够做到定量分配。
在数据中心还处于小型机房时代,集中制冷也许幵丌是什么问题,但是到高密度热负
荷的大型数据中心的今天,片面地加大空调的制冷能力,希望通过降低整个机房的温度使
服务器降温,幵丌能从根本上解决问题,而丏还造成能源的浪费。 APC-MGE 提出了以“精
密制冷”为核心的、与门针对机柜制冷的机柜级解决方案。英飞集成系统的 In-row 制冷单
元放在高密度服务器机柜旁边,针对每个热点迚行降温,让冷热空气直接在机柜和空调之
间以最短的路径循环,从而有效提高制冷效率。不房间级制冷相比,In-row 制冷对冷气的
利用率达到 70%,幵能够处理更高的热负载密度。 In-Row 制冷单元的模块化设计,以服
务器机柜为中心,可以随着机柜变化。模块化组合丌但能满足丌同机房的制冷需求,还能
使制冷系统容量随 IT 负载的变化而变化,节约大部分丌必要的电能消耗。
实现按需制冷的另一种方式是通过安装气流组织辅劣装置,来改变机房气流组织设计,
例如在地板送风口上设置风量调节阀等空气分配设备,根据服务的机柜散热量的变化,调
整送风量来提高冷空气的利用效率,实现按需供冷。

目前,暖通设计中较常用的一种按需制冷的方式是空