精密机房空调常用制冷剂

核心提示：目前最知名的产品有：CAROSS卡洛斯机房空调、艾默生机房空调、DataAire机房空调等都是目前做顶端的产品。机房专用空调常用知名制冷剂品牌：DataAire。

数据机房中使用的机房空调系统，绝大部分用R22作为制冷剂。R22是综合性能很优秀的制冷剂，人们在R22制冷剂的设计、制造、运行、维修等方面己积累了几十年的成功经验，它的臭氧层破坏潜能值很小(ODP值仅0.05)，但有一定的全球变暖潜值(GWP值510)。因此，发达国家将在2020年，发展中国家最晚2040年，让R22退出制冷剂行列。寻找R22的替代物和替代技术也是我们需要关注的问题。

空调制冷剂的替代产品

1.R407C

R407C是由R32/125/134a按质量成分23%/25%/52%组成的三元非共沸混合物，在大气压下的温度滑差为7.1°C，标准沸点为-43.7°C，其ODP为0，GWP为1700，与R22相同。R407C无论在气相或液相均是不可燃的，它所含的三种组成及配比便它的热力性质与R22十分相近，两者的工作压力范围及制冷性能也十分相似。原有的R22空调设备改用R407C后只要将压缩机的润滑油由原来的矿物油改为酯类油，将制冷系统的部件作一些细微的改变(如将冷凝器面积加大些)，调整充注量及调整节流元件后，机器的制冷量与能效比接近R22的水平。因此R407C是目前最为简便的替代R22的过渡性物质。

R407C的缺点是温度滑移较大，系统泄漏时会影响制冷性能。

2.R410A

R410A是R32和R125各占50%的二元近共沸混合物，ODP为零，GWP为2000，比R22还高。它的标准沸点为-52.7°C，大气压力下温度滑差仅0.04°C，因此它的热力性质与单工质十分相近，这对热力计算、充注、维修十分有利。R4l0A是一种高压制冷剂，冷凝压力比R22约增大50%，容积制冷量也比R22高出约50%，因此压缩机及系统要重新设计。

如果用简单热力学循环计算，会发现R410A的循环效率比R22低10%左右，这是由于其成分之一R125的临界点很低造成的。

R4l0A传热特性比R22更好，在使用重新设计的专用涡旋压缩机时，它综合优化的结果是实际制冷效率高于R22系统，这使它被看好成为R22的中长期替代物。

还有R4l0B制冷剂，各方面性质性能与R4l0A都相似，只是其中R32和R125的比例变为45%及55%。

在我国，R410A的价格约为R22的6倍，再加上压缩机等部件的更换，价格因素影响它的大量应用。R410A主要应用方向是小型制冷系统，大约在0.5~20冷吨左右。其在欧洲的专利于2009年解除，并受到欧盟”氟气体”法规的限制，因此专利放开之后，它在作为目前最大的R22消费国(我国)可能有很好的前景。

为什么要替代

制冷剂是空调的血液，其品质和循环情况直接关系到空调的运行状况。除19世纪早期所使用的天然制冷剂外，目前使用最多的是CFCs(氯氟烃)、HCFCs(氢氯氟烃)和HFCs(氢氟烃)。CFCs制冷剂，具有代表性的有Rll、Rl2、R113、R114、Rll5、R500、R502等；HCFCs制冷剂，具有代表性的有R22、R123、R141b、R142b等;HFCs制冷剂，具有代表性的有R134a、R125、R32、R407c、R4l0a和R152等。

制冷剂对大气臭氧层的破坏会造成全球变暖的温室效应，发达国家在1995年应蒙特利尔议定书的要求已经停止了CFCs族的生产，发展中国家仍在继续生产和使用，但要按时间表陆续淘汰。美国、加拿大等发达国家在2010年也将淘汰例如R22的HCFCs制冷剂。我国已经承诺在2010年淘汰CFCs，对HCFCs末承诺淘汰时间表。但随着中国对节能减排工作的逐渐重视，甚至上升为国家战略的趋势看，HCFCs淘汰的步伐必将加快。

机房空调的可靠性较高

针对机房精密空调系统高可靠性的要求，机房专用精密空调机在结构与控制系统设计和制造以及空调系统组成等方面都必须相应采取一系列措施，例如设置后备机组或后备控制单元，微机控制系统自动对机组运行状态进行诊断，实时对已经出现或将要出现的故障发出报警，自动用后备机组或后备控制单元切换故障机组或故障单元。众所周知，机房专用精密空调的控制系统功能比舒适性空调完善得多。

控制系统的性能与空调系统技术经济性能密切相关。不少机房专用精密空调机生产企业专门开发一系列的控制器作为空调系统的组成部分。采用电子控制器或微机控制已经十分普遍，有些企业已经把模糊控制技术应用在计算机房专用空调系统中。

机房专用精密空调机组均采用先进可靠的微电脑控制系统。控制系统由两大部件组成，即智能控制器I2-manager和操作显示器组件Tmaster。控制器提供强大的模拟和数字控制能力，可以满足广泛的监测和控制功能，包括实时钟、RS232/RS485通信接口以及标准的网络连接。大屏幕液晶多制式显示器，可显示地道的中文，更加适合中国用户需求。操作人员可通过键盘/显示器组件查询设备运行状态及各种故障记录，调整设定参数，保证最高的运行效率。

控制系统可以控制同一机组内各台压缩机分时启动，降低启动电流，均衡同一机组内各台压缩机的工作时间，防止压缩机频繁启动。多台机组可互相串联，互为备份。多台机组可自动分时启动，降低启动电流，均衡不同机组的工作时间。这样，有利于提高专用空调机组的寿命和运行的可靠性。

机房空调的大风量与小焓差

与相同制冷量的舒适性空调机相比，机房专用精密空调机的循环风量约大一倍，相应的焓差只有一半，机房专用精密空调机运行时通常不需要除湿，循环风量较大将使得机组在空气露点以上运行，不必要像舒适性空调机那样为应付湿负荷而不得不使空气冷却到露点以下，故机组可以通过提高制冷剂的蒸发温度提高机组运行的热效率，从而提高运行的经济性。根据经验，显热比为1.0的机组的单位制冷量的能耗仅是显热比为0.6的机组的60%左右。同样，机房要求温湿度指标相对稳定，较大的循环风量将有利于稳定机房的温湿度指标，显然，在制冷量一定的情况下，风量的增大将导致焓差的减少，因而通常机组只能在显热比相当高的工况下运行，这恰恰与机房的负荷特点相适应。

通常舒适性空调冷负荷中有30%是为了消除潜热负荷，有70%是为了消除显热负荷。对机房来讲，其情况却大不相同，机房主要是设备散出的显热，室内工作人员散出的热负荷及夏季进入房间的新鲜空气的热湿负荷（仅占总负荷的5%）。并且冬季是需要加湿而不是减湿，即使在冬季机房仍需要消除热负荷，特别是程控机房更是如此。鉴于以上特点，如将一般舒适性空调机组用于机房，则会造成能量浪费。例如一个热负荷为7056kcal/h的机房，若使用机房专用空调机组，则总耗电量为2.7kw，而舒适性空调机组则需耗电8.1kw，即多耗电两倍。同样制冷量的空调机其风量各异，舒适性空调机的风量与冷量比为1:5，而恒温恒湿机风量与冷量比为1:3.5，机房专用精密空调机具有大风量、小焓差、高显热比的特点，通常焓差为2kcal/kg左右。也就是说，机房的热负荷90%～95%是显热负荷，同样的热负荷显热比越高要求送风量越大。这就要求机房的空调系统能够提供较大的送风量，所以一般机房送风量要比通常舒适性空调房间所需的送风量大1.6～2倍。

机房专用空调高可靠性

一个机房最注重的就是可靠性。全年8760小时要无故障运行，就需要机房空调可靠的零部件和优秀的控制系统。一般机房多是N+1备份，一台空调出了问题，其他空调就可以马上接管整个系统。