機房專用空調(diào)設備選型知識必備

1、第一部分機房專用空調(diào)設備應用及類型2（一）風冷式系統(tǒng)21. 風冷式機組的工作原理22、風冷式機組的應用特點2（二）水冷或乙二醇水冷式系統(tǒng)31水冷式機組的組成及工作原理32. 水冷式機組的應用特點3（三）冷凍水式系統(tǒng)41.冷凍水系統(tǒng)的工作原理42.冷凍水系統(tǒng)的特點5（四）雙冷源系統(tǒng)51.風冷+冷凍水系統(tǒng)62.水冷+冷凍水系統(tǒng)63.雙冷源系統(tǒng)的應用特點：6第二部分機房環(huán)境的特點以及機房熱負荷的計算7（一）機房環(huán)境的特點7（二）機房空調(diào)的特點7（三）機房總熱負荷的計算81、機房設備（通過UPS供電的設備）的發(fā)熱量Q1：82.機房內(nèi)照明設備所產(chǎn)生的發(fā)熱量Q283.機房圍護結構的傳導熱量Q3、Q4。84

2、.機房內(nèi)長期工作人員所發(fā)出的熱量Q59第三部分氣流組織10（一）機房氣流組織確定10（二）氣流組織形式101、下送上回方式102、上送側回（下回）方式123.彌漫式送風方式12（三）機房內(nèi)送風121.機房空調(diào)送風122.機柜內(nèi)送風12第一部分機房專用空調(diào)設備應用及類型機房專用空調(diào)設備類型機房專用設備制冷系統(tǒng)形式很多，可以根據(jù)工程項目的特點，選用不同的制冷系統(tǒng)。機房專用空調(diào)機組制冷系統(tǒng)主要冷卻方式有：風冷式、水冷或者乙二醇水冷式、冷凍水式、雙冷源系統(tǒng)等。（一）風冷式系統(tǒng)1. 風冷式機組的工作原理風冷式直接蒸發(fā)系統(tǒng)使用冷媒作為傳熱媒介。機組內(nèi)的制冷系統(tǒng)由蒸發(fā)盤管、壓縮機、冷凝器等制冷管路組成，室內(nèi)

3、空氣穿過機組內(nèi)部風道進行循環(huán)。將遠端的風冷冷凝器與室內(nèi)機相連接，整個制冷循環(huán)在一個封閉的系統(tǒng)內(nèi)，從而吸收房間內(nèi)的熱負荷并排放到大氣中去。2、風冷式機組的應用特點優(yōu)點：（1）直接蒸發(fā)制冷循環(huán)，沒有冷凍水和冷卻水系統(tǒng)。（2）每個機組都有自帶的壓縮機，可以在每個機房內(nèi)實現(xiàn)N+1的備份方式。（3）安裝內(nèi)容相對簡單。（4）室內(nèi)機安裝分散。（5）日常維護相對簡單。不需要考慮水系統(tǒng)。缺點：（1）對于大型數(shù)據(jù)中心，每個機組、壓縮機制冷系統(tǒng)均需要一套制冷銅管連接，工程量巨大。（2）室內(nèi)機、室外機距離受到限制，當量長度大于50M時效率會有較明顯的下降。（3）室外機由于過于分散，需占用大量的面積。（二）水冷或乙二醇

4、水冷式系統(tǒng)1水冷式機組的組成及工作原理水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)的內(nèi)部結構與風冷式機組相同，室內(nèi)空氣通過蒸發(fā)器盤管循環(huán)。與風冷式不同的是，水冷機組內(nèi)部安裝有板式冷凝器，將實現(xiàn)房間熱量與乙二醇溶液之間的熱轉(zhuǎn)換。該冷凝器內(nèi)的液體作為一個二級傳熱媒介，被抽到遠處安裝的空氣冷卻式干冷器或冷卻塔內(nèi)，熱量在那里最終排到大氣。水冷卻系統(tǒng)機房專用空調(diào)機組每臺機組均自帶制冷循環(huán)系統(tǒng)，并配有單獨的水冷冷凝器，冷凝器置于室內(nèi)機內(nèi)部。所有機組的冷卻水可以做成一個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，由水泵提供循環(huán)動力，室外冷卻水可采用開放式冷卻塔和封閉干冷器兩種方式。機房專用空調(diào)要求一年四季連續(xù)運行，開放冷卻水塔由于受環(huán)境影響大，不宜采用；通常

5、采用封閉干冷器的冷卻方式。從節(jié)能方面考慮，有的機房專用空調(diào)機組在水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)的蒸發(fā)器上平行加入一個自然冷卻用的盤管。在較低的室外環(huán)境溫度下，通過中央控制器精確的控制閥門，自然冷卻盤管將吸收室內(nèi)的全部傳熱量。在換季期間，環(huán)境溫度將降至機房所需的溫度以下，自然冷卻盤管將提供預制冷以減少壓縮機的運行時間，壓縮機一般只需80%的輸入功率，因此可以顯著的節(jié)省成本。2. 水冷式機組的應用特點優(yōu)點：（1）每個機組的冷凝器、蒸發(fā)器均在室內(nèi)機內(nèi)部，制冷循環(huán)系統(tǒng)在機組內(nèi)部完成，制冷效率相對風冷機高。（2）不需要室內(nèi)、室外機的聯(lián)結銅管，只需要一組冷卻水管道可以將所有的機組連接在一起，在大型的數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)里，

6、工程量相對減少不存在室內(nèi)、室外機距離限制。（3）可以用幾組較大的室外干冷器做N+1備份工作方式，占地面積相對較小。（4）每個機組都自帶壓縮機，可以在機房內(nèi)實現(xiàn)N+1的備份方式。（5）空調(diào)機組在工廠內(nèi)就配好制冷系統(tǒng)，現(xiàn)場接好水管后即可投入使用，不存在現(xiàn)場安裝影響機組質(zhì)量的問題。（6）擴容方便，初期設計時留好接口，不需要在投入使用后需要擴容時在再尋找室內(nèi)、室外機通道。（7）水循環(huán)管道不需要太厚的保溫處理，節(jié)省通道空間。缺點：（1）數(shù)據(jù)中心內(nèi)部帶有水循環(huán)系統(tǒng)，需要設置防漏水檢測系統(tǒng)和防護措施。(2)施工工程相對復雜，需要壓力管道施工資質(zhì)的工程隊完成。（3）日常維護的工作較風冷型復雜，但比冷凍水型簡單

7、。（三）冷凍水式系統(tǒng)1.冷凍水系統(tǒng)的工作原理當有中央空調(diào)冷卻水系統(tǒng)或具備單獨的風冷冷凍水機組被作為換熱方式時，室內(nèi)空氣可通過冷凍水盤管，直接將熱負荷傳遞到冷凍水系統(tǒng)內(nèi)，在專用空調(diào)機組中央控制器的控制下，水流量通過一個兩路或者三路的制冷水閥門進行調(diào)節(jié)，精確地保持機房內(nèi)的氣溫狀態(tài)。采用獨立的風冷冷水機組提供冷源時，宜多臺N+1備份方式，提高整個系統(tǒng)的運行保障能力。為提高空調(diào)機組的安全性和備份能力，也可在機組內(nèi)安裝兩套獨立的制冷盤管和控制閥門，能夠處理來自于兩個獨立系統(tǒng)的冷凍水?？梢栽趯⒅醒肟照{(diào)冷凍水系統(tǒng)作為基本的冷凍水源，而單獨的風冷冷凍水機組作為二級冷凍水源，特別適用于中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)在周末或

8、深夜不再使用的情況。2.冷凍水系統(tǒng)的特點優(yōu)點：（1）風冷冷水機組集中制冷，制冷效率最高，運行費用最低。（2）不需要室內(nèi)機、室外機的聯(lián)結銅管，只需要一組冷卻水管可以將所有的機組連接。（3）在大型數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)里，工程量能相對減少。（4）不存在室內(nèi)機、室外機距離限制。（5）可以用機組冷水機組做N+1備份工作方式，占地面積相對小。（6）室內(nèi)機價格非常便宜，整體造價低。缺點：（1）數(shù)據(jù)中心內(nèi)部帶有水循環(huán)系統(tǒng)，需要設置防漏水檢測系統(tǒng)和防護措施（2）施工工程相對復雜，需要有壓力管道施工資質(zhì)的工程隊完成。（3）日常維護非常復雜，需要有冷凍水機組的維護人員。（四）雙冷源系統(tǒng)由上述三種基本的冷卻方式可組成不同類型

9、的雙冷源系統(tǒng)，如風冷+冷凍水系統(tǒng)、水冷+冷凍水系統(tǒng)。1.風冷+冷凍水系統(tǒng)由風冷和冷凍水系統(tǒng)的制冷盤管組成，通過中央控制器的控制系統(tǒng)運行，將風冷系統(tǒng)作為冷凍水系統(tǒng)的備用系統(tǒng)，增加了機房的安全性和附加備份，反之亦然。2.水冷+冷凍水系統(tǒng)3.雙冷源系統(tǒng)的應用特點：優(yōu)點：（1）適用性強，具備靈活的冷卻方式。（2）雙系統(tǒng)互為備份，安全可靠性高。（3）可以充分利用機組的節(jié)能模式。缺點：（1）初期投資較大（2）管線較多，占用空間大，給安裝帶來麻煩。第二部分機房環(huán)境的特點以及機房熱負荷的計算（一）機房環(huán)境的特點機房中的計算機及網(wǎng)絡設備在運行中散熱量大而且集中，散濕量極小，散熱量的95%是顯熱，熱濕比極大，焓差

10、小。在這種情況下，空氣處理可近似作為一個等濕降溫過程。根據(jù)熱的傳播方式傳導、輻射、對流分析，疏散顯熱的最有效方式是對流，這就需要大量的冷風將熱量帶走。機房專用精密空調(diào)充分考慮了計算機設備的特點，在相同制冷量的基礎上，加大了風量。加之專用的送回風風庫，送、回風均勻，能夠較為迅速、有效地帶走機器熱量。計算機設備除了對溫度有要求外，對濕度亦有要求。而集中空調(diào)無法控制濕度恒定，如果再加一套濕度控制系統(tǒng)，無形中又加大了投資維護量。而專用空調(diào)實現(xiàn)了對濕度的自動控制，使計算機設備不論在極濕潤的夏季還是在極干躁的冬季都能在恒濕狀態(tài)下正常工作。此外，機房對潔凈度亦有嚴格的要求，這個要求遠遠高于辦公用房。由于集中

11、空調(diào)送風方式的特點決定其不能滿足此要求。而專用空調(diào)中有中效過濾系統(tǒng)，可隨時更換過濾網(wǎng)，方便 、省時、經(jīng)濟。同時，根據(jù)機房的圍護結構特點（主要是墻體、頂面、地面，包括：樓層、朝向、外墻、內(nèi)墻及墻體材料，及門窗型式、單雙層結構及縫隙、散熱）、人員的發(fā)熱量，照明燈具的發(fā)熱量，新風負荷等各種因素，計算出計算機房所需的制冷量，因此選定空調(diào)的容量。機房空氣環(huán)境設計參數(shù)（A級）：夏季溫度232冬季溫度202夏季濕度5510%冬季濕度5510%潔凈度粒度0.5m個數(shù)18000粒/分米3溫度變化率5/時（二）機房空調(diào)的特點空氣調(diào)節(jié)的目的是確保室內(nèi)空氣溫度、相對濕度、噪聲、壓力、潔凈度等參數(shù)保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，為

12、此需采取一系列的技術措施與相應的空調(diào)設備。機房得熱量及冷負荷：數(shù)據(jù)中心溫度是確保服務器等IT設備正常運行的先決條件，溫度對計算機設備的電子元器件、絕緣材料以及記錄介質(zhì)都有較大的影響。在正常工作的服務器中，一般CPU的溫度最高，當電子芯片的溫度過高時，非常容易出現(xiàn)電子漂移現(xiàn)象，服務器就可能出現(xiàn)宕機甚至燒毀。（三）機房總熱負荷的計算機房總熱負荷包括以下幾項：1、機房設備（通過UPS供電的設備）的發(fā)熱量Q1：Q1 = P計算機 x COS (KW)式中：P計算機 為本機房UPS實際容量，單位：KVACOS為功率因素，此處取0.85所以本機房內(nèi)機房設備的發(fā)熱量Q1 =17kw2.機房內(nèi)照明設備所產(chǎn)生的

13、發(fā)熱量Q2Q2 = C x P照明 /860 （KW）式中： C為每輸出1W電能所產(chǎn)生的熱量（ kcal/h.w） P照明為機房內(nèi)照明設備總的輸出功率 （W）或按機房面積計算：P照明= （S x 15W/m2 ）/1000 =0.5kw3.機房圍護結構的傳導熱量Q3、Q4。1）外墻傳導發(fā)熱量：Q3 ：Q3 = K x F x（t2 - t1）/860 (KW) 式中： K為圍護結構的導熱系數(shù)（kcal/m2.h.）,對于普通混凝土結構取K=1.5；玻璃部分取值K=0.7 F為外墻體面積 （m2） t1為機房內(nèi)溫度24 t2為夏季室外空氣溫度522）機房內(nèi)窗戶玻璃輻射熱量：Q4 ：Q4 = F玻

14、 x B x Z / 860 （KW）式中： F玻 為窗戶玻璃的面積（m2） B為透過玻璃窗進入的太陽輻射熱強度系數(shù)（kcal/m2.h）朝向玻璃種類向陰窗戶北東南西東北東南西南西北雙層玻璃3070290170340215210260260玻璃板2540330130360200190230240 Z為遮陽系數(shù)遮陽種類遮陽系數(shù)內(nèi)側百葉窗0.7內(nèi)側窗簾0.94.機房內(nèi)長期工作人員所發(fā)出的熱量Q5 若無長期工作人員可忽略不計Q5 = P人 N (KW )N：機房內(nèi)長期工作人員數(shù)量P人：人體發(fā)熱量，輕體力工作人員熱負荷顯熱與潛熱之和，在室溫為21和24時均為0.12 KW。 通過以上各項熱量計算，我們

15、可以知道該機房總的發(fā)熱量Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5所以該機房總的發(fā)熱量Q另外,在配置機房空調(diào)總冷量時,應考慮到空調(diào)的總制冷量的冗余量,以保證空調(diào)機組可以適時停機達到節(jié)能的目的，而一般該冗余系數(shù)取15%左右,所以機房空調(diào)的總制冷量Q冷= 1.15 * Q第三部分氣流組織（一）機房氣流組織確定機房的氣流組織形式有下送上回、上送側回（下回）方式，氣流組織形式的確定要考慮一下幾個方面：（1）首先依據(jù)設備冷卻方式、安裝方式，如設備或者機柜自帶冷卻風扇或冷卻盤管，目前較常見的設備和機柜的冷卻方式都是從前面進風，上面或者上部出風。（2）冷量的高效利用。使散熱設備在冷空氣的射流范圍內(nèi)

16、。（3）機房建筑結構、平面布局。機房各個系統(tǒng)的建設要依托于建筑環(huán)境中，也受到這些因素的制約，如建筑層高、形狀、面積等。（二）氣流組織形式1、下送上回方式下送上回方式是大中型數(shù)據(jù)中心機房常用的方式，空調(diào)機組送出的低溫空氣迅速冷卻設備，利用熱力環(huán)流能有效利用冷空氣冷卻效率，因為熱空氣密度小、輕，它會上升；冷空氣密度大、沉，它會下降，填補熱空氣上升留下的空缺，形成氣流的循環(huán)運動，這就是熱力環(huán)流。地板下空間可作為空調(diào)送風靜壓箱。靜壓箱可以減少送風系統(tǒng)動壓、增加靜壓、穩(wěn)定氣流和減少氣流振動，可使送風效果更加理想?？諝饨?jīng)過地板上安裝的風口板向設備和機柜送風。冷熱通道的布置使整個機房氣流、能量流流動通暢，提

17、高了機房精密空調(diào)的利用率，進一步提高制冷效果。優(yōu)點：（1）有效利用冷源，減少能耗。（2）機房內(nèi)整齊、美觀，所有線槽都可暗裝。（3）便于設備擴容和移位。注意：（1）保持活動地板下一定的均靜壓值地板下作為送風庫，通風截面積大，截面豎向間隔有許多活動地板的支架，截面橫向上間隔設置重疊許多電纜以及通信線纜線槽，所有這些都會造成空氣沿送風方向上的壓力損失。線纜線槽安裝盡量避開空調(diào)機組，比較大的線槽方向宜與氣流方向平行安裝。如果送風距離較長，空調(diào)機組的機外余壓雖能克服最遠端的阻力損失，但是會造成送風近端和遠端較大的壓差，不利于報紙均與的靜壓值，因此盡量控制地板下的送風距離。一般送風距離大于25米時，空調(diào)機

18、組宜兩側分別布放。（2）保證高價地板架空高度大中型電子計算機機房高架地板敷設高度宜在400MM以上，有條件應該盡量增加靜壓箱高度，這樣可以保證在安裝了大量線槽、線管后，仍不影響氣流暢通。（3）控制活動地板下送風風速風口板送風類似于局部孔板送風，要求送風風速3m/s，送風均勻。根據(jù)機房內(nèi)設備集中布置的特點，為將局部大量的顯熱量帶走，送風口需集中不知在設備前方進風口，在全壓一定的情況下，這樣會造成靜壓箱局部斷面動壓增大，靜壓減少，另外，由于空調(diào)送風量較大，在集中布置的風口附近不宜再設置風口，否則有可能會變成吸風口。為避免這種現(xiàn)象的出項，在風口板宜安裝調(diào)節(jié)閥，來調(diào)整局部的靜壓、動壓值，以達到最佳的送

19、風效果。2、上送側回（下回）方式上送風可分為機房頂送或緊靠機房頂下的上部側送兩種方式，后者較常用。有頂部或側上方的氣流首先與室內(nèi)空氣混合，在進入設備或機柜內(nèi)。機房頂部安裝散流器或孔板送風口送風，工作的氣流小且均勻，人有良好的舒適感。但是大多數(shù)計算機機柜的冷卻的進風口是在下部或前方，排風口在機柜的上部。這樣，頂部的送風氣流先與機柜處上升的熱氣流混合，再進入機柜冷卻設備，影響了機柜的冷卻效果。由于機柜進風溫度偏高，機柜內(nèi)得不到良好的冷卻效果，必然造成機柜內(nèi)溫度偏高，導致計算機不能進行正常的工作。采用上送側回的氣流組織，對于散熱量較大的機房，只有采用較低的送風溫度，來維持機房內(nèi)溫濕度以及機柜散熱的需要，這樣造成能源的浪費，而且較低的送風溫度對工作人員也帶來不適合的感覺。3.彌漫式送風方式依