精密空调基本知识

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December 14
G-直接膨胀 – 水冷型精密空调
干 式 冷 凝 器
板式换热器
有利条件 1. 空调机组和干冷器/冷却塔之间， 可以有较长的距离
不利条件 1. 须提供额外的热交换器和泵 2. 关键的机房内有水管经过
2. 多台空调机组可被连接到一个 干冷器/冷却塔
3. 安装人员仅需施工水管工程 4.干冷器可低于空调机组
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3. 冷却塔的维护，需要较多精力
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GE1自然冷却型
有利条件
1. 减少压缩器运行时间，节能
不利条件
1、须提供额外的热交换器和泵
2. 多台空调机组可与一个干冷器系统组合
3. 安装人员仅需施工水管工程
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机房专用空调基本原理及工作过程
> 加湿系统： 电极式加湿器 红外线式加湿器 超声波加湿器 电极式加湿器原理：在电极上施加电压 将水击穿，在电流的作用下形成热量使 水沸腾产生蒸汽。
缓冲槽 进水电磁阀
蒸气出口
排水电磁阀
积水盘 排水管 附图 水系统示意图
精密型与舒适型空调机组的比较
40－50％除湿 0－15%除湿
总冷量 ＝ 潜在冷量 ＋ 显冷量
舒适型
精密型
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1. 设备要求 2.December 精密型与舒适型空调机组的比较 14 3. 今天与明天的热负荷密度
精密型与舒适型空调机组的比较
舒适型 精密型
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单向阀
储液罐
December 14
机房专用空调基本原理及工作过程
> 加热系统： 分电加热，热汽加热，热水加热等几大类。 电加热：元件通电发热产生热源。 热汽加热：利用暖汽系统进行加热。 热水加热：利用热水系统进行加热。
热汽、热水加热多用于中央空调，精密空调为提高效率，多采用电加热。
100%
带径向风机的自由冷却 装置（GE1）
67% 59%
带A/C插入式风机的自 由冷却装置（GE1） 带EC风机和速度控制 泵的自由冷却装置（ GE2）
2 -6 -2 6
45%
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14
18
22
26
30
34
-26
-22
-18
-14
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-10
室外环境温度 [° ambirnt outdoor temperature C]
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精密空调基础知识部分
世图兹空调技术服务（上海）有限公司
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内 容 Content
空调定义与分类
精密空调与舒适性空调的比较
机房专用空调基本原理及工作过程
机房专用空调 8种冷却方式
机房专用空调的配置计算方法
: 直接膨胀 – 风冷
: 直接膨胀 – 水冷 :直接膨胀 –水冷和自然冷却 (低噪音/更节能型) : 冷冻水机组
ACW :双冷源 – 直接膨胀 （风冷）和冷冻水机组 GCW :双冷源 – 直接膨胀（水冷）和冷却水机组 CW2: 双路冷冻水机组
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100m3/h 每kW
300m3/h 每kW
舒适型空调机组的送风量 不足，导致机房和设备产 生热点。
精密型空调机组的趋于 完美的气流分布，延伸 到机房内的每个角落。
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1. 设备要求 2.December 精密型与舒适型空调机组的比较 14 3. 今天与明天的热负荷密度
精密型与舒适型空调机组的比较
舒适型 精密型
舒适型空调机组的运行意味 着不断地除湿。 舒适型空调：Δ t ≧ 15k 必须配备单独的加湿器。
精密型空调机组的运行仅意味 着受控地除湿。 精密型空调： Δ t ≦ 8k
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1. 设备要求 2.December 精密型与舒适型空调机组的比较 14 3. 今天与明天的热负荷密度
精密型与舒适型空调机组的比较
对舒适型空调机组的要求： 温度 相对湿度 空气质量 即，每人30m3/h 的新鲜空气 风速 即，C max ＝ 0.15m/s； 声压等级 即，Lp(A) = 45/55分贝
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1. 设备要求 2.December 精密型与舒适型空调机组的比较 14 3. 今天与明天的热负荷密度
永久除湿
舒适型空调机组
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精密型与舒适型空调机组的比较
运行时间和设计寿命差异
舒适型空调
1200小时 3月 10月
普通分体空调可连续运行的时间为3-5年
精密型空调
8760小时/年 1月 12月
精密空调厂家的设计寿命是最低10年， 实际运用过程中，精密空调可运行15年
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机房专用空调的配置方法
空调冷量的确定通常有二种方法： （1）根据每个功能机房服务器设备发热量计算。 机房总的冷负荷=设备冷负荷+其它冷负荷； 条件:(a)已知每个机房机柜数量以及单个机柜的发热量； (b)机房面积
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December 14

除湿系统：
空气降温时或除湿时空调房间内达到饱和，饱和水蒸汽会在蒸 发器上冷凝成水排出到室外。
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December 14
7 种冷却模式
A
G GE CW
其它冷负荷一般按150 W/m2
（2）根据UPS功率估算冷负荷 =设计运行UPS功率*0.8(功率因素)+150W/m2*机房面积(m2)
条件:(a)已知UPS运行功率； (b)机房面积 （c)UPS可提供的设备用电功率按面积平均分配到每个机房
其它冷负荷一般按150 W/m2
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第一种计算方法：机柜数量以及单个机柜用电功 率
»举例： »机房面积200 平方米； »服务器机柜60个：2KW/机柜，数量40个；4KW/机柜，数量20个；
服务器冷负荷：160KW= 2KW/机柜*40个+ 4KW/机柜*20个
其它冷负荷：30KW=200m2*150W/M2;
240KW=300KVA*0.8(功率因素） 单位面积服务器冷负荷：600W/m2= 240KW/(200m2*2) 单个机房冷负荷150KW=200m2*600W/m2+ 200m2*150W/m2 机房合计冷负荷=服务器冷负荷+其它冷负荷
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风冷系统与自由冷却系统的能耗比较
Energiebedarf
10.000 9.000
风冷装置（A）
consumption [kWh] annual power 年功率消耗
8.000 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0
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G/CW型-双冷源
优势
1.
2.
集成的冷却冗余方式
为热负荷的峰值，增加制冷功率
3. 可在周末关闭建筑物内的冷水机 进行节能
不利条件 1. 管道工程要求更多的精力 (液冷＋冷冻水管）
2. 需要中央冷水机
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1. 设备要求 2.December 精密型与舒适型空调机组的比较 14 3. 今天与明天的热负荷密度
声压等级：没有问题???
VDI 2054标准：
无工作人员≦ 65分贝 有工作人员≦ 55分贝
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精密型与舒适型空调机组的比较
精密型空调的温度控制
舒适型空调的温度控制
在精度控制上的差异
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1. 设备要求 2.December 精密型与舒适型空调机组的比较 14 3. 今天与明天的热负荷密度
精密型与舒适型空调机组的比较
室内的相对湿度差异 + 5% 精密型空调机组
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CW/CW型－冷冻水系统
有利条件 1. 2. 3. 特别适用于大型安装，管道 工作量较小 集成的冗余度 集中式的中央冷冻水系统 不利条件
1.
2. 3.
必须要有中央冷水机
要求提供附加的冷冻水源 集中式的中央冷冻水系统设计 概念中，必须考虑冗余
4. 建筑物中无制冷管道施工
5. 安装人员仅需施工水管工程
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空调定义与分类
空调定义：顾名思义就是空气调节，即将 房间内空气经过加热、加湿、冷却、减湿 和净化处理，使室内的空气符合各种参数 ，如温度、湿度、气流速度、空气洁净度 、噪音等要求，达到所要求的环境。
空调一般分为两大类
1、适性空调 这类空调的作用是造成室内空气具有良好的生活环境,给人们提供一个良好 的工作和生活环境,使在里边的人感到舒适。 2、工艺性空调(精密空调) 为了满足精密设备特殊工艺及特定环境的要求而设计的，其目的是精确控 制其温度、湿度等并要求控制在一定范围。
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机房专用空调基本原理及工作过程
机房专用空调基本系统构成：
制冷系统 加热系统 加湿系统 去湿系统
膨胀阀 蒸发器
电磁阀
干燥过滤器 截止阀
> 制冷系统（冷源）： 由压缩机、冷凝器、膨胀阀、 蒸发器、电磁阀、干燥过滤器、储 液罐及制冷管道组成，详见附图。
压缩机 冷凝器 附图 制冷系统示意图
机房合计冷负荷=服务器冷负荷+其它冷负荷 190KW=160KW+30KW
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第二种计算方法：参考UPS配电功率
Hale Waihona Puke Baidu
»举例： »机房数量：2个 »单个机房面积200 平方米； »UPS配置2台300KVA,并机运行，即一用一备；UPS可提供的配电功率为：
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国家计算机房环境要求（GBC50174- 93）
»温度：夏季23±1 ℃ ； » 温度不允许发生大范围变化，其值小于5℃/H； » 湿度范围：45%~65%RH ±5% » 洁净度：每升空气中粒子大于0.5微米的颗粒数＜＝18000粒/升 » 气流速度：地板风口出风速度；
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4. 经济性仅体现在大型安装上
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机房专用空调的配置方法
1 热负荷估计
Q load = 总热量 Q equip = 设备热量 Q trans = 热传递 Q solar = 太阳热能增量
Q light = 照明负荷
Q person = 人的热量 Q fresh =吸入新鲜空气的热量
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CW---冷冻水型
有利条件
1. 特别适用于大型安装，管道工作量较小 2. 集中式的中央冷冻水系统 3. 无需在建筑物中施工制冷管道 4. 安装人员仅需施工水管工程
不利条件
1. 必须要有中央冷水机 2. 集中式的中央冷冻水系统设计概 念中，必须考虑冗余
3.经济性仅体现在大型安装上
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A/CW型--- 双冷源
优 势
1. 集成的冷却冗余方式，可以保证安全运行
2. 为热负荷的峰值，增加制冷功率 3. 可在周末关闭建筑物内的冷水机进行节能
不利条件
1. 管道工程，较费精力（制冷剂 ＋ 冷冻水管道）
2. 必须配有中央冷水机装置
温度过高危害
»温度过高5 ℃ ：计算机可靠性下降25%； » 温度过高10 ℃ ：计算机可靠性下降40%；
湿度过高或过低危害
»湿度超过80%RH »湿度低于30%RH
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：空气凝露,可能导致设备短路 ：产生静电
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1. 设备要求 2.December 精密型与舒适型空调机组的比较 14 3. 今天与明天的热负荷密度