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          機房專用空調性能特點

          責任編輯:精密空調廠家  發布時間:2017-02-27
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          機房專用空調性能特點:

          1.1 大風量、小焓差

          與相同制冷量的舒適性空調機相比,機房專用空調機的循環風量約大一倍,相應的焓差只有一半,機房專用空調機運行時通常不需要除濕,循環風量較大 將使得機組在空氣露點以上運行,不必要像舒適性空調機那樣為應付濕負荷而不得不使空氣冷卻到露點以下,故機組可以通過提高制冷劑的蒸發溫度提高機組運行的 熱效率,從而提高運行的經濟性。根據經驗,顯熱比為1.0的機組的單位制冷量的能耗僅是顯熱比為0.6的機組的60%左右。同樣,機房要求溫濕度指標相對 穩定,較大的循環風量將有利于穩定機房的溫濕度指標,顯然,在制冷量一定的情況下,風量的增大將導致焓差的減少,因而通常機組只能在顯熱比相當高的工況下 運行,這恰恰與機房的負荷特點相適應。

          通常舒適性空調冷負荷中有30%是為了消除潛熱負荷,有70%是為了消除顯熱負荷。對機房來講,其情況卻大不相同,機房主要是設備散出的顯熱, 室內工作人員散出的熱負荷及夏季進入房間的新鮮空氣的熱濕負荷(僅占總負荷的5%)。并且冬季是需要加濕而不是減濕,即使在冬季機房仍需要消除熱負荷,特 別是程控機房更是如此。鑒于以上特點,如將一般舒適性空調機組用于機房,則會造成能量浪費。例如一個熱負荷為 7056kcal/h的機房,若使用機房專用空調機組,則總耗電量為2.7kw,而舒適性空調機組則需耗電8.1kw,即多耗電兩倍。同樣制冷量的空調機 其風量各異,舒適性空調機的風量與冷量比為1:5,而恒溫恒濕機風量與冷量比為1:3.5,機房專用空調機具有大風量、小焓差、高顯熱比的特點,通常焓差 為2kcal/kg左右。也就是說,機房的熱負荷90%~95%是顯熱負荷,同樣的熱負荷顯熱比越高要求送風量越大。這就要求機房的空調系統能夠提供較大 的送風量,所以一般機房送風量要比通常舒適性空調房間所需的送風量大1.6~2倍。

          1.2 機房的熱負荷變化幅度較大

          通常要在10%~20%之間變動,這是由于主機設備所處的工作狀態不同,消耗的功耗不同所造成的。因此,機房空調系統必須能夠適應這種負荷的變化,以使電子元器件工作在所要求的環境條件之中,保證電路性能的可靠性。

          1.3 送回風方式多樣

          由于要與電子通信設備的冷卻方式相適應,機房的空調系統的送風回風方式是多種多樣的:有上送風、下送風,有上回風、下回風、側回風等,生產企業一般是利用標準化手段開發一系列機型,以滿足用戶的不同需要。

          機房專用空調機送風形式多為上送下回和下送上回式。機房中鋪設防靜電活動地板,機房專用空調采用下送上回式送風,使冷氣直接進入活動地板下,這 樣使地板下形成靜壓箱,然后通過地板送風口,把冷氣均勻地送入機房內,送入設備機柜內。為此,機房專用空調應有足夠的風量把機房中的熱量帶走。采用這種送 風形式可大大提高空調效率,同時還可以大幅度節省過去習慣的管道送風的工程費用,降低工程造價,使室內布局美觀。這是機房理想的送風方式。當然,機房送風 形式要與設備散熱形式一致。

          1.4 過濾

          通常標準型機組中,空氣過濾器均采用粗、中效過濾,而在一些進口的特型機組中,從結構設計上采用預留亞高效過濾器或高效過濾器的安裝位置,根據 用戶需求選用(如凈化手術室等就選用亞高效過濾器)。只要用戶要求,過濾系統可以很方便地以更換過濾器或者增加過濾器的方式進行升級。一般A級潔凈要求使 用高效或亞高效過濾器,B級潔凈要求使用亞高效或中效過濾器,即使是C級潔凈要求也應該使用中效過濾器。然而,舒適性空調機以及常規的恒溫恒濕空調機一般 只有初效過濾器,如果需要提高過濾效率,也只能是改裝,而且往往還需增加風機、加大風壓,以免空調機因安裝了高效或亞高效過濾器而使送風能力大幅度下降。

          1.5 可靠性較高

          針對機房空調系統高可靠性的要求,機房專用空調機在結構與控制系統設計和制造以及空調系統組成等方面都必須相應采取一系列措施,例如設置后備機 組或后備控制單元,微機控制系統自動對機組運行狀態進行診斷,實時對已經出現或將要出現的故障發出報警,自動用后備機組或后備控制單元切換故障機組或故障 單元。眾所周知,機房專用空調的控制系統功能比舒適性空調完善得多。

          控制系統的性能與空調系統技術經濟性能密切相關。不少機房專用空調機生產企業專門開發一系列的控制器作為空調系統的組成部分。采用電子控制器或微機控制已經十分普遍,有些企業已經把模糊控制技術應用在計算機房專用空調系統中。

          機房專用空調機組均采用先進可靠的微電腦控制系統。控制系統由兩大部件組成,即智能控制器I2-manager和操作顯示器組件 Tmaster。控制器提供強大的模擬和數字控制能力,可以滿足廣泛的監測和控制功能,包括實時鐘、RS232/RS485通信接口以及標準的網絡連接。 大屏幕液晶多制式顯示器,可顯示地道的中文,更加適合中國用戶需求。操作人員可通過鍵盤/顯示器組件查詢設備運行狀態及各種故障記錄,調整設定參數,保證 最高的運行效率。

          控制系統可以控制同一機組內各臺壓縮機分時啟動,降低啟動電流,均衡同一機組內各臺壓縮機的工作時間,防止壓縮機頻繁啟動。多臺機組可互相串 聯,互為備份。多臺機組可自動分時啟動,降低啟動電流,均衡不同機組的工作時間。這樣,有利于提高專用空調機組的壽命和運行的可靠性。

          1.6 全年制冷運行

          無論是大、中型計算機,還是程控交換機,都要求空調機全年制冷運行。而冬季的制冷運行要解決穩定冷凝壓力和其它相關的問題。多數機房專用空調機 能在室外氣溫降至-15℃時仍能制冷運行,而采用乙二醇制冷機組,可在室外氣溫降至-45℃時仍能制冷運行。與此形成鮮明對比的是舒適性空調機或常規恒溫 恒濕機,在此種條件下,根本無法工作。

          1.7 設計點對應運行點

          如果把舒適性空調機用作機房空調系統,由于機房要求其運行點為:冬季:20±2℃,夏季:23±2℃,而舒適性空調機的設計點溫度一般為 27℃,所以機組的實際供冷能力一般比樣本標明的額定值低10%~25%。此外,運行點偏離設計點時,在一定程度上機組的部分機件性能由于偏離了最佳運行 點,從而影響了機組整體的匹配狀態,不利于機組性能的充分發揮和高效率運行。然而機房專用空調機,由于把運行點作為設計點,因而機組始終處于最佳運行點, 這就從根本上避免了這些問題。

          綜上所述,根據機房負荷特性及特點,就需要設計出一種將這些要求綜合于一體的空調機,實現以處理干冷卻工況為主的空氣處理過程。

          1.8 使用壽命

          一般機房專用空調廠家的設計壽命是最低是10年,連續運行時間是86400小時,平均無故率達到25000小時,實際運用過程中, 機房專用空調可運行15年。

          根據國家家電行業標準,舒適性空調機的基礎設計壽命每年按運行半年計算,為3年時間,無連續運行時間指標,平均無故障時間5000小時,只適合于間斷運行,在實際使用過程中,舒適性空調機可連續運行的時間為3~5年,比機房專用空調相差3倍。

          1.9 機房專用空調機與舒適性空調機的區別

          表1-1 機房專用空調機組與一般舒適性空調機組的對比

          序號

          比較內容

          一般空調

          專用空調

          1

          冷風比(kcal/m3)

          5

          2.2~3

          2

          顯熱比(顯冷量/總冷量%)

          0.65~0.7

          0.85~1.0

          3

          焓差(kcal/kg)

          3~5

          2~2.5

          4

          控制精度

          3℃

          ±1℃,±3%RH

          5

          溫度控制

          通常沒有

          有加濕和去濕功能

          6

          空氣過濾

          一般性過濾

          要求過濾0.2~0.5的粒子,10~30萬級

          7

          蒸發溫度

          較低

          ﹥5℃~11℃

          8

          蒸發器排數

          4、6、8

          2~4排

          9

          迎風面積

          較小

          1.3~2.7

          10

          迎面風速(m/s)

          較大

          ≤2.7

          11

          備用

          單制冷回路

          雙制冷回路或能夠雙機熱備

          12

          運行時間(h)

          8~10

          24

          13

          全年運行可靠性

          不設計冬季運行

          全天候運行

          14

          控制

          一般控制

          微機控制

          15

          監控

          能進行本機或遠程監視溫濕度、




          空氣處理狀態和各種報警等

          第二章 氣流組織方式

          空調的氣流組織方式一般分為兩種:上送風和下送風。

          下送風形式的氣流從空調機的底部送出,在機房地板下流動,比較容易分布到房間的各個角落。通過活動地板開口進入機房內冷卻設備,并從空調機的上 部回風。這種送風方式是絕大部分機房所采用的氣流組織方式。圖2-1是將下送風形式的專用空調機直接設置在機房內的下送上回的氣流組織方式。

          上送風形式分為上送風、正面回風、上送風、背部回風和上送風、底部回風三種方式。如圖2-2所示。


          圖2-1 下送上回


          圖2-2 機房氣流組織示意圖

          第三章 機房專用空調機選型指南

          3.1 估算空調機的制冷量,選定設備型號時通常要考慮以下主要因素

          3.1.1 機房內設備發熱量

          3.1.2 機房面積

          3.1.3 機房條件(包括層高,密封,裝修,室外機安裝位置等)

          3.1.4 當地氣候條件

          3.1.5 型號規格圓整統一

          3.2 程控交換機房

          按交換機“門”或“線”數概算:2.4~3.5kcal/h·門或線

          按交換機房“面積”校核:165~222w/m2[150~200kcal/h·m2]

          *.交換機散熱量隨話務量的增減而變化,但其變化量不大;

          *.在室外環境溫度特別高的地區如50℃,可按每100m2約8.2kw考慮機房本身的散熱量;其它氣候條件則無須考慮。

          3.3 計算機房

          3.3.1 按單位面積估算冷量:

          中國 機房在單層建筑內 290~350w/m2 [250~300kcal/h·m2]

          機房在多層建筑內 175~290w/m2 [150~250kcal/h·m2]

          前蘇聯 450~565w/m2 [390~485kcal/h·m2]

          美國 350~405w/m2 [300~350kcal/h·m2]

          日本 407~525w/m2 [350~450kcal/h·m2]

          備注:1、隨著計算機集成電路、超大規模集成電路及芯片技術的發展,計算機體積越來越小,散熱量也較以前大為降低,相應地估算指標也需要作一定 的調整;但隨著網絡技術的發展,要求計算機的可靠性更高,運行速度更快,相應地散熱量又有所增加,因此,冷量的估算應當結合實際情況綜合考慮。

          2、對于絕大多數機房(設備發熱量一般),在無法準確計算機房內的設備發熱量的情況下,在進行精密空調選型時可直接按照290~350w/m2 即0.29-0.35KW/m2(等同于250~300kcal/h·m2)的標準進行設計,而為了安全起見,大多數情況下都按照0.35KW/m2(即 300kcal/h·m2)的標準進行設計。

          3.3.2 按計算機房內設備的散熱量估算冷量:

          在國外有的公司往往以整套計算機設備安裝電功率進行計算,在國內還應乘以一定值的系數

          ① 主機設備的散熱量 Q=1000NK

          Q──散熱量 w

          N──主機設備安裝功率 kw

          K──總系數,國產設備取0.4~0.5;進口設備取0.6~0.8

          ② 外部設備的散熱量 Q=1000NK

          Q──散熱量 w

          N──外部設備安裝功率 kw

          K──總系數,國產設備取0.2~0.3;進口設備取0.5

          3.3.3 照明燈具散熱量 Q=1000n1n2n3N

          3.3.4 人體散熱量和散濕量 Q=nq W=nw

          備注:

          1. 由于實際選型時往往按空調機的系列型號規格向上取整,這樣就留有一定的安全系數,因此3,4項的散熱量可以忽略不計;

          2. 其它電訊機房的選型可參照計算機房的參數進行。

          3.4 機房空調系統新風量

          按下述三項中取其中的最大一項:

          3.4.1 按機房人員取40m3/h·p

          3.4.2 維持機房室內正壓所需的風量

          3.4.3 取機房空調總風量的5%

          地板送風口風速:1.5~2.0m/s

          地板送風口總開孔面積占地板面積的0.6%

          3.5 常用熱功單位換算

          3.5.1 壓力換算

          1巴(bar)≈1公斤力/厘米2(at)≈1標準大氣壓(atm)≈105帕斯卡(pa)

          3.5.2 冷量換算

          1匹(PS)=2500大卡(kcal/h)

          1千瓦(kw)=860大卡(kcal/h)

          1匹(PS)=2.9千瓦(kw)

          1冷噸=3024大卡(kcal/h)

          1BTU/h=0.2519大卡(kcal/h)

          備注:以上數據均來源于國內外各種設計手冊、技術標準和統計報告,并經本公司多年的銷售選型經驗檢驗、認可。

          第四章 機房專用空調機的適用條件

          4.1 機房內設備有明確的工藝參數要求

          如溫度22±1℃,濕度60±5%

          4.2 機房內設備特別重要時,必須有良好的機房環境保證其安全可靠的運行

          4.3 機房內設備的價格遠遠高于專用空調機的價格時

          機房設備的價格

          ≥15時,建議采用機房專用空調機

          專用空調機價格

          4.4 機房專用空調機的適用場所

          4.4.1 通信行業

          中國電信: 長途/市話程控交換機房、計費中心計算機房、數據局計算機房、衛星通信中心機房、地面站中心機房

          中國移動: 移動程控交換機房、計費中心計算機房、移動通信基站

          中國聯通: 長途/市話程控交換機房、計費中心計算機房、數據局計算機房移動程控交換機房、計費中心計算機房、移動通信基站

          中國網通: 骨干網絡機房、城域網機房、網絡計費中心計算機房

          中國郵政: 綠卡工程、綜合網工程計算機機房

          4.4.2 銀行\證券\保險公司

          各商業銀行大區域信息中心計算機房、省級計算中心機房、地市級計算中心機房

          股票\證券所交易中心計算機房、保險公司結算中心計算機房

          4.4.3 醫院

          核磁共振室、貴重儀器室

          4.4.4 其它行業

          民航、電力、石油、海關、鐵路、軍隊、稅務、高速公路、公安、高等院校等的通信中心機房和計算中心機房

          4.4.5 大企業

          航空航天、設計院、汽車制造廠、飛機制造廠、造船廠、鐵道機車廠、煉油廠/化工廠、鋼鐵公司總控制中心機房、通信中心機房、計算機中心機房

          4.4.6 跨國公司

          摩托羅拉、愛立信、西門子、北方電信、朗訊科技、寶潔、IBM、HP、SUN、DEC康柏、戴爾電腦等跨國公司中國總部和生產基地的計算機中心機房

          4.4.7 政府機構\共用事業

          國務院各大部委計算機信息中心、各省/市/區級人民政府信息決策中心計算機房、自來水/煤氣公司計算機調度中心機房、地鐵控制中心機房、電力調度中心機房、核電站、日報社/新聞出版機構計算機房

          4.4.8 特殊用途

          精密貴重設備間、博物館文物倉庫、圖書館、檔案館、印鈔廠、大型造紙廠檢驗室、實驗室、有溫濕度要求的其它場所

          第五章 機房專用空調機的安裝條件

          5.1 設備搬運就位條件

          電梯(貨梯)尺寸和載重,樓梯樓道,設備間通道、標準門需要吊運機組時,如果可能應連同包裝箱一起吊運,確保機箱不受損壞設備就位應使用滾軸或滑塊,不允許使用撬杠,防止局部受力損壞設備

          5.2 室內外機的放置

          設備應固定在穩定而平整的基礎或支架上,該基礎或支架必須保證水平室外機應放置在通風、避光、散熱良好,周圍無障礙物處

          5.3 安裝工藝要求

          室內外機垂直位差≤22m,管道水平距離≤40m,若位差過大,則應每隔6m設置存油彎,增大管徑以減少阻力

          5.4 供水、排水、供電

          供水管、排水管規格,供電電纜規格按技術規范,引到實際安裝位置處

          5.5 安裝維護專用工具

          壓力表,真空泵,割刀,擴管器,焊接工具(氧氣、乙炔、氮氣瓶)等

          5.6 安裝維護常用工具

          扳手,螺絲刀,萬用表,電流表等

          附件一:名詞解釋

          1、顯熱與潛熱顯熱:物體在加熱或冷卻過程中,溫度升高或降低而不改變其原有相態所需吸收或放出的熱量,稱為“顯熱”。它能使人們有明顯的冷熱 變化感覺,通常可用溫度計測量出來。(如將水從20℃的升高到80℃所吸收到的熱量,就叫顯熱。潛熱:物質發生相變(物態變化),在溫度不發生變化時吸收 或放出的熱量叫作“潛熱”。物質由低能狀態轉變為高能狀態時吸收潛熱,反之則放出潛熱。例如,液體沸騰時吸收的潛熱一部分用來克服分子間的引力,另一部分 用來在膨脹過程中反抗大氣壓強做功。熔解熱、汽化熱、升華熱都是潛熱。潛熱的量值常常用每單位質量的物質或用每摩爾物質在相變時所吸收或放出的熱量來表 示。

          2、顯熱比(SHR)

          熱負荷分為兩部分:顯熱和潛熱。顯熱的消除或增加會導致干球溫度計的溫度發生相應變化。潛熱與空氣濕度的增加或減少有關。空調系統的總制冷量為調節處理潛熱和顯熱能力的總和。顯熱比為顯冷量在總制冷量中所占的比例。即顯熱比(SHR)=顯冷量/總制冷量

          3、能效比(EER/COP)

          空調好不好,關鍵看"能效"。現在空調市場上"能效比"呼聲高漲,那么,什么是空調的"能效比"?能效比就是一臺空調用一千瓦的電能產生多少千瓦的制冷/熱量。分為制冷能效比EER和制熱能效比COP。

          例如,一臺空調的制冷量是4800W,制冷功率是1860W,制冷能效比(EER)是:4800/1860≈2.6;制熱量5500W,制熱功 率是1800W,制熱能效比COP(輔助加熱不開)是:5500/1800≈3.1。顯然,能效比越大,空調效率就越高,空調也就越省電。從學術上說,能 效比是一個相對值,它隨空調運行的具體條件而變化。一般地說,環境溫度越高,空調的能效比就越低。但從產品標準上說,能效比又是一個絕對值。

          據了解,目前,我國市場上空調平均能效比較低,僅為2.6。中國空調去年產量3165萬臺,已占全球總產量的50%以上。據估計,去年全球所銷 售的空調,能效比低于2.8的約4000萬臺中有3 000萬臺以上是中國生產的。國內市場上銷售的空調,平均每銷售100臺,僅有3臺能效比可以達到3.0。美國現行的空調能效標準頒發于2000年。根據 該標準,輸出功率介于2300W到4100W,即小1匹到1.5匹的空調,能效比達2.8即為合格品;能效比達3.2即達到能源之星標準;而能效比低于 2.8,不準在美國市場銷售。歐洲的能效標準,空調能效水平分為A、B、C、D、E、F、G共7個級別。其中A級最高,能效比為3. 2以上;D級居中,介于2.8~2.6之間;E 級以下屬于低能效空調。目前我國絕大多數空調處于歐洲E級水平。而在日本國內的空調器的能效比現在一般都在4.0~5.0左右。

          目前,我國家用空調年耗電量已逾400億千瓦時,即使只將現有空調的能效比提高10%,全國每年至少也可節省37億千瓦時的電量,相當于一個中 等省份城鎮居民全年的用電量。提高空調能效比的任務迫在眉睫。即將出臺的空調能效國家標準,空調將按能效等級分為五級,一級為最高標準,能效指標3.4, 五級為最低標準,能效指標2.6。以1.5匹壁掛式空調為例,其每小時最高耗電量不能超過1.35千瓦時,否則將不允許上市。在這種情勢下,空調行業將面 臨洗牌。

          簡單歸納如下:

          (1) 空調器的能效比,就是名義制冷量(制熱量)與運行功率之比,即EER和COP。

          (2)EER是空調器的制冷性能系數,也稱能效比,表示空調器的單位功率制冷量。

          (3)COP是空調器的制熱性能系數,表示空調器的單位功率制熱量。

          (4)數學表達式為:EER=制冷量/制冷消耗功率;COP=制熱量/制熱消耗功率

          (5)EER和COP越高,空調器能耗越小,性能比越高。

          4、風量與焓差

          風量指室內機送風量,焓差指經過室內機蒸發器前后的空氣焓值的差。

          機房空調與一般的舒適性空調相比的一個最大特點是:大風量小焓差。

          一般情況下,表冷器處理空氣的焓差大,也就是送回風溫差增大,即出風溫度越低,對于要求溫濕度精度比較高的房間,送回風溫差過大,會導致溫濕度 控制精度的下降。在空氣濕度比較大的環境,送風溫度若低于空氣露點,易使送風帶霧(空氣中水汽凝結)這些都是不利影響。當然焓差增大也有利于減少系統的風 機、表冷器配置,節約設備投資和運行費用。


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