了解机房精密空调及其选型步骤

一、制冷循环系统介绍

1、液体制冷原理

利用物质的壮态变化达到转移热量的目的：

因为临界温度较高的气体只要稍微压缩就能使它液化，同时放出热量。而当压强减小时，它又可能汽化，同时吸收热量。所以当液化剧烈汽化时，可以使周围的物体冷却并获得低温。

2、制冷方式的分类

液体蒸发制冷—蒸气压缩实现循环，使用最广

吸收式制冷

热电制冷

气体涡旋制冷

3、常用制冷剂—氟利昂

制冷剂—是一种在制冷系统蒸发器的低温低压环境中吸热，在冷凝器的高温高压环境中排热的一种特殊的流体。

氟利昂—甲烷或乙烷的卤族衍生物。

4、制冷系统的四大部件：

压缩机—制冷循环的核心，是制冷剂在系统内循环的动力装置，使蒸发器中的制冷剂保持低压，冷凝器中制冷剂维持高温高压。

冷凝器—在冷凝介质的作用下，使压缩机排出的过热饱和蒸汽冷凝为液态。

膨胀阀—起节流作用。制冷剂循环流量的调节装置，它对高压液态制冷剂节流降压，使进入蒸发器的制冷剂在要求的低压下吸热蒸发。同时根据被冷却介质的热负荷变化自动调节进入蒸发器的制冷剂的流量。

蒸发器—经节流后的液态制冷剂在蒸发器中吸热汽化，使被冷却物质降温，实现制冷的目的。

5、制冷工作流程

液态制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物质的热量之后，汽化成低压、低温的蒸汽，被压缩机吸入压缩成高压、高温的蒸汽，然后进入冷凝器向冷却物质放热而冷凝为高压、高温的液体，在经节流装置节流以后变为低压、低温的液态制冷剂，再次进入蒸发器吸热汽化，从而起到循环制冷的目的。

制冷剂在循环过程中的状态

部件制冷剂状态压力变化温度变化

蒸发器液-汽低压低温

压缩机汽-汽低压-高压低温-高温

冷凝器汽-液高压高温-常温

膨胀阀液-液/汽高压-低压常温-低温

二、空气循环系统介绍

1、空气的处理工程

室内的热湿状态点A的空气通过风机的牵引回到空气处理机，与部分新风混合到热湿状态点B，再流经机组的表冷器或蒸发器达到状态点C，形成出风，然后按照热湿变化规律ξ吸热吸湿变化到室内标准状态N点。

2、良好气流组织的要素(温场均匀)

送回风形式：下送上回式、上送上回式、上送下回式及混合式。

送回风压力：要保证各部位有静压且静压值均匀，促使气流均匀的压向送风口，使各风口送风均匀。

送回风速度：送回风速度要控制适当，既满足送回风要求，又不能使工作人员有吹风感，还要满足风速对噪音的要求。

送风口的布置：送风口要均匀布置或按设备要求布置，要保证空调区域能有适量冷风送入。送风口可按空调要求加装过滤器。

回风口的布置：回风口应布置在回风通畅的地方，注意不要引起送风短路。回风口要可空调要求加装合适的过滤器。

送回、风形式

下送风、上回风

若机房采用了静电地板，静电地板与地面之间高度为300～350mm，且其空间内无阻隔物，可以形成送风通道并作为静压箱，其送、回风方式如图a或图b所示。

上送风、前回风

若机房未采用静电地板或不作为静压箱，但采用了吊顶，吊顶空间为300～500mm，且其空间内无阻隔物，可以形成送风通道并作为静压箱，其送、回风方式如图c所示。

若机房未用吊顶，或吊顶空间距离过大（>1000mm），则可在空调送风出口处做成专门的送风通道，如图d所示，并在送风通道外表面做保温材料。

上送风、下回风

若机房采用静电地板，也采用了吊顶，静电地板和吊顶均可作为气流通道，其送、回风方式如图e示。

上送风、后回风

机房条件与（2）的情况类似，不同的是用户要求机房空调与其它设备隔离，其送、回风方式如图f示。

3、空气的处理设备

空气过滤器—目前广泛使用的过滤器按效率分为以下三种：

初效过滤器，这种过滤器大多采用金属丝网、铁屑、瓷环、玻璃丝、粗孔聚氨脂泡沫塑料和各种人造纤维。

中效过滤器，它的主要滤料是玻璃纤维、中细孔聚乙烯泡沫塑料和无纺布。为了提高过滤效率并能处理较大风量，这种过滤器都做成抽屉式或袋式。

高效过滤器，它的滤料为超细玻璃纤维、超细石棉纤维（纤维直径＜1μm）做成的滤纸。为了减少阻力并增加对微尘的扩散效应，必须采用低滤速，所以须将滤纸多次折叠，使其过滤面积为迎风面积的50-60倍。这种过滤器必须在粗、中效过滤器保护下使用。

初效过滤器

中效过滤器

高效过滤器

4、空气加热器—空调系统中用来将空气加热的设备。加热器有以下几种形式：

光管式加热器

肋片式加热器

电加热器

管翅式电加热器(力博特机组标准配置)

裸线电阻丝加热器

暖通南社有专门介绍，参见微信公众平台nhvaca历史纪录。

5、空气加湿器—空调系统中用来给空气加湿的设备。加湿器有以下几种形式：

蒸汽喷管式加湿器

电极式加湿器(力博特CM+机组标准配置)

远红外式加湿器(力博特豪华型机组标准配置)

蒸发板式加湿器

超声波式加热器

暖通南社有专门介绍，参见微信公众平台nhvaca历史纪录。

各地季节性湿度变化情况

下表列举了全国各区域季度平均湿度情况，通过了解这些信息帮助我们实时的对机房所需湿度进行调整；

各专业主要设备湿度条件要求（%）

表中所列举湿度是该设备正常工作所需要的环境湿度条件：

从表中可以得知，除了交换机（40-65%）和蓄电池设备（40-60%）需要较高湿度要求外，其他主要设备工作湿度满足的要求可以在20-80%之间。从图中可以得知：

a)外界环境一年中绝大多数时间可以满足主要通信设备工作环境湿度要求（20-80℃）；

b)夏季和冬季中可能出现需要空调处于加湿和除湿的情形，如果通过空调自身的加除湿功能来调节机房湿度可能会增加很大的功率损耗，并且部分机房精密空调不具备太大的调节湿度范围，此时可以考虑解除机房专用空调的加除湿功能，替代为机房增加专用加除湿设备来保障机房适当的湿度需要。

6、机房专用空调设备类型

机房专用空调设备制冷系统形式很多，可以根据工程项目的特点，选用不同的制冷系统。机房专用空调机组制冷系统主要冷却形式有风冷式、水冷或乙二醇水冷式、冷冻水式、双冷源系统等。

某品牌双冷源机房空调系统

1.压缩机；2.加湿罐；3.电子膨胀阀；4.储液罐；5.干燥过滤器；6.夜视镜；7.控制线盘；8.过滤网

三、机房空调选型设计

1.工程概况和需求分析

需要了解机房情况

面积、尺寸、楼层、承重等

层高、地板和天花高度

机房功能以及机房内设备情况（耗电量、摆放等）

室外机安装位置

电梯、楼梯等运输搬运情况

2.机房空调方案设计依据国家相关标准及相关参数

GB2887-2000电子计算机场地通用规范

GB50174-93电子计算机机房设计规范

机房运行环境温湿度要求参考表

全国各城区季度平均温度情况，通过了解这些信息帮助我们实时的对机房所需温度进行调整

3.机房冷负荷计算－两种简便计算方法

方法一：功率及面积法

Qt=Q1+Q2

Qt总制冷量（KW）

Q1室内设备负荷（=设备功率×0.8）

Q2环境热负荷（=0.15～0.18kW/m2×机房面积）

方法二：面积法（当只知道面积时）

Qt=S×P

Qt总制冷量（KW）

S机房面积（m2）

P冷量估算指标(根据不同用途机房的估算指标选取)

4.精密空调场所的冷负荷估算指标（仅供参考，建议依项目实际情况确定）

电信交换机房、移动基站（300W/m2左右）

数据中心（600W/m2左右）

计算机房、计费中心、控制中心、培训中心（300W/m2左右）

电子产品及仪表车间、精密加工车间（300W/m2左右）

标准检测室、校准中心（250W/m2左右）

UPS和电池室、动力机房（300W/m2左右）

医院和检测室、生化培养室、洁净室、实验室（200W/m2左右）

仓储室（博物馆、图书馆、档案管、烟草、食品）(200W/m2左右)

各种热量基础单位的换算：

1Kcal（大卡）＝3.969BTU;1BTU=0.252Kcal

1Kcal（大卡）＝4.19KJ(千焦耳)；1KJ＝0.239Kcal

1KW（千瓦）＝860Kcal/h（大卡/小时）

1St（美国冷吨）＝3024Kcal/h

1Lt（日本冷吨）＝3320Kcal/h

1匹＝2～2.2Kw/h

各种热量基础单位的换算：

1Kcal（大卡）＝3.969BTU;1BTU=0.252Kcal

1Kcal（大卡）＝4.19KJ(千焦耳)；1KJ＝0.239Kcal

1KW（千瓦）＝860Kcal/h（大卡/小时）

1St（美国冷吨）＝3024Kcal/h

1Lt（日本冷吨）＝3320Kcal/h

1匹＝2～2.2Kw/h

例:

某设备托管区机房：约88m2计划机柜数量:50个

按实际热负荷计算

单柜功率:25A×220V=5.5kVA

发热量:5.5×0.8(功率因数)=4.4KW

设备总发热量:4.4×50×80%(发热系数)=176KW

环境热量:100w/m2

单位面积热量:88m2×100=8.8kW

总冷负荷:176KW+8.8kW=184.8kW

5.确定扩容需要量(1)

一般选择空调都需要考虑扩容，特别是如果使用中央冷凝水或冷冻水系统更应扩容；

即使采用风冷系统也要记住，一旦数据中心开始运作，要安装新的空调设备是非常麻烦的。

留有冗余(2)

任何设备都有损坏的可能

如果没有空调则资讯系统也不能工作

至于冗余的多少则视设备的重要性来定

6.气流分配（送风方式选择）

假如有活动地板，可利用下送风/顶回风

活动地板至少保证300mm高，并且地面上应铺设隔热层

如顶部送风应留有500mm高的空间

如采用风管系统送风则要计算其管压降和各出风口的风量

7.六种不同冷却方式

六种冷却方式（风冷型、水冷型、乙二醇冷却型、乙二醇自然冷却型、冷冻水型、双冷源型）

风冷型：适合室内机室外机接管长度＜60米、室内机低于室外机＜5米、室内机高于室外机＜20米的安装条件。

水冷型：适合风冷机组室内机室外机距离及高度差不满足要求或用户可常年提供冷却水的安装条件。

乙二醇冷却型：适合风冷机组室内机室外机距离及高度差不满足要求或采用水冷冬季结冰的安装条件。

乙二醇自然冷却型：适合需要充分利用室外冷空气的冷量，减少机组压缩机的能耗的要求。

冷冻水型：适合可充分利用廉价冷冻水节约运行费用，且大楼可常年提供冷冻水的安装条件。暖通南社微信公众平台：nhvaca

双冷源型：适合可充分利用廉价冷冻水节约运行费用，需要中央冷冻水切换交替使用或备份使用的安装条件。

8.空调机的摆放

设定回风状态

回风状态直接影响制冷量

室内空气状态对计算机房是极其重要的

通常下送顶回的分布可允许较高的回风温度

但回风温度过低也不可取，因为这种气流会对设备造成冷冲击

选择空调机的数量

对同一冷负荷采用多台小容量空调要比采用大容量空调要好

例：总制冷量要求＝100kW则选用两台50kW机组而不选用一台100kW机组

选件

专用空调通常都备有多种选件供客户选择：

高压风机

高效过滤器

大功率电加热器

漏水检测装置

各种通信软件等

9.针对方案的具体说明

10.室内外机组位置建议

原则：

气流组织均匀

上下水和制冷剂管路安装方便

根据安装地区温度选择室外机

江苏省

38℃

南京市

35℃

其它

浙江省

38℃

浙东，南部

35℃

浙西，北，中部

广西省

38℃

百色

35℃

其它

云南省

29℃

昆明

32℃

其它

黑龙江省

29℃

北部，中部

32℃

南部

辽宁省

29℃

大连

32℃

其它

河北省

29℃

西，北部(承德，唐山)

35℃

其它

山西省

35℃

南部

32℃

其它

甘肃省

35℃

敦煌

32℃

其它

河南省

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郑州

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其它

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贵州

西藏

青海

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内蒙古

宁夏

吉林

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北京市

广州市

上海市38℃

天津市

广东

山东

38℃

海南

福建

安徽

江西

湖南

湖北

新疆

41℃

吐鲁番

38℃

哈密

35℃

其它

陕西省

29℃

陕北

35℃

西安

32℃

其它

四川省

38℃

重庆

35℃

南充

32℃

其它

勘测室内外机的距离及高差

勘测机房结构，确定送风方式

勘测上下水位置，便于加湿接水和除湿排水

勘测机组搬运条件，根据机组尺寸和重量确定搬运方式和成本

11.选用设备，了解机组的一些特性

1涡旋式压缩机

2铜焊冷凝器

3电极式加湿器

4三通调节阀（节能型机组用）

5后曲式离心风机

6带过热保护的电加热器

7带截止阀和安全阀的储液罐

8安全阀

9冷凝压力控制阀

10干燥过滤器

11电子膨胀阀

12液体管视镜

13高压保护开关

14低压保护开关

15金属框架空气过滤器

16温度和湿度传感器

17蒸发盘管

18微处理控制器

19电子膨胀阀驱动器

20风机挡板

21总开关

22本地用户终端