舒適性空調(diào)和機房專用空調(diào)的差異和分析
???? 從設(shè)計功能來看,舒適性空調(diào)在設(shè)計上與機房專用空調(diào)(數(shù)據(jù)參考市場知名品牌艾默生網(wǎng)絡(luò)能源CM+系列機房空調(diào))的差異如下表:
** 顯熱比(SHF:Sensible heat factor):顯熱量與總熱量的比值。在機房內(nèi),90%以上的熱量均為顯熱量,需要高顯熱比機組。
下面對以上差異作簡要分析。
1. 舒適性空調(diào)風(fēng)量小,出風(fēng)溫度過低
舒適性空調(diào)的設(shè)計為小風(fēng)量、大焓差,出風(fēng)溫度設(shè)計在6~8℃。機房專用空調(diào)的設(shè)計為大風(fēng)量、小焓差,出風(fēng)溫度設(shè)計在13~15℃。
舒適性空調(diào)出風(fēng)溫度為6~8℃ ,而在溫度為24℃,相對濕度大于等于50%的時候,13.2℃ 為露點溫度,就是說在低于此溫度時空氣中的水蒸氣會凝結(jié)成水滴,表現(xiàn)在空調(diào)上就是出風(fēng)帶霧滴,這對靠近空調(diào)出風(fēng)處的設(shè)備極其不利,會導(dǎo)致微電路短路等故障。舒適性空調(diào)在不考慮濕度對設(shè)備影響的前提下,對近端設(shè)備可以有效降溫,但由于風(fēng)量不足,導(dǎo)致?lián)Q氣次數(shù)不夠,即對距離出風(fēng)口較遠的設(shè)備無法有效的降溫。
機房專用空調(diào)出風(fēng)溫度高(13~15℃)。設(shè)計上避免了“露點問題”,并通過大風(fēng)量高風(fēng)壓(換氣次數(shù)最小設(shè)計為30次,即每2分鐘將機房空氣有效過濾一次)的設(shè)計解決了機房整體降溫問題。
2. 舒適性空調(diào)在-5℃以下即無法正常運行
舒適性空調(diào)在設(shè)計理念上只是在夏季發(fā)揮降溫功能,當室外溫度在-5℃及以下時,即無法降溫,強制其運行時,空調(diào)機組的壽命就會大大縮短!而機房的特點是發(fā)熱量大,機房內(nèi)的空調(diào)即使在冬季也要具備降溫功能!機房專用空調(diào)的設(shè)計能夠適應(yīng)室外溫度變化的要求,在-40℃到+45℃區(qū)間保證空調(diào)24小時正常工作,包括降溫和升溫。
3. 舒適性空調(diào)溫度調(diào)節(jié)精度過低
舒適性空調(diào)溫度調(diào)節(jié)精度為±3~5℃,機房內(nèi)的溫度場不均勻,僅僅保證空調(diào)近端設(shè)備處的溫度,而溫度的波動對設(shè)備穩(wěn)定運行極其不利。機房專用空調(diào)溫度調(diào)節(jié)精度為1℃,溫度基本無波動。
4. 舒適性空調(diào)沒有濕度控制功能
舒適性空調(diào)無法進行濕度控制。沒有加濕功能,只能進行除濕。濕度過高產(chǎn)生的水滴及濕度過低產(chǎn)生的靜電對設(shè)備運行都極其不利。機房專用空調(diào)的重要控制參數(shù)為濕度,可以達到±5%的控制精度。
5. 舒適性空調(diào)設(shè)計壽命短
機房專用空調(diào)(如HiRef)的設(shè)計壽命為10年(在中國艾默生,海瑞弗(HiRef)品牌機房專用空調(diào)已經(jīng)出現(xiàn)15年仍然正常運行的案例),運行要求為全年365天,每天24小時。目前已經(jīng)有一些舒適性空調(diào)廠家標稱設(shè)計壽命超過5年,然而其計算方法為每年應(yīng)用1~3個季度,每天運行不超過8小時,根據(jù)機房專用空調(diào)設(shè)計壽命的計算方法要求,其設(shè)計壽命一般不超過3年。
6. 舒適性空調(diào)只有簡單的空氣過濾能力
舒適性空調(diào)只具備簡單的過濾功能,其過濾器的過濾效果根本無法達到機房的要求。機房專用空調(diào)嚴格按照美國ASHRAE52-76標準設(shè)計,性能上完全滿足0.5 微米/升
7. 舒適性空調(diào)維護量大
對舒適性空調(diào)而言,由于故障率高,客戶必須組織專門的隊伍進行維護,維護量及維護成本高。機房專用空調(diào)的設(shè)計針對“免維護”,其維護量只集中在機組自動提示的過濾網(wǎng)更換及加濕罐清理等簡單工作,無須專業(yè)的維護隊伍。維護部門傾向于使用機房專用空調(diào)。
8. 舒適性空調(diào)綜合成本高
① 從一次性購買成本上看,如果使用機房專用空調(diào),達到相同制冷量的價格是舒適性空調(diào)的幾倍,但考慮使用壽命——機房專用空調(diào)的使用壽命空調(diào)是舒適性空調(diào)的2~4倍,也就是說,在10年時間里,我們可以只應(yīng)用1批機房專用空調(diào),而不是應(yīng)用2批甚至3批舒適性空調(diào)。
② 從運行成本上看,在發(fā)揮同樣制冷效果的前提下,舒適性空調(diào)的耗電量是機房專用空調(diào)耗電量的1.5倍。參考下面實例計算,計算中考慮了機房專用空調(diào)和舒適性空調(diào)顯熱比和能效比的差異。
機房專用空調(diào)顯熱比高達80%~90%,也就是說,有90%的效率用于為設(shè)備有效降溫,只有10%左右的能耗用于適度除濕。而舒適性空調(diào)的顯熱比為60%~70%,有30%~40%的效率用于過度除濕,在導(dǎo)致機房濕度過低,不但設(shè)備受到靜電的威脅,而且極大地浪費能耗。
機房專用空調(diào)選用的工業(yè)等級壓縮機能效比高達3.3。而舒適性空調(diào)目前業(yè)界選用的高等級壓縮機能效比約2.9,也就是說1KW電能僅能產(chǎn)生2.9KW冷量,低于機房專用空調(diào)。
對于以上分析,以目前市場主流品牌艾默生網(wǎng)絡(luò)能源公司力博特CM+系列機房專用空調(diào)CM20A和舒適性空調(diào)做對比,進行實例分析。
艾默生CM20A機房空調(diào)機組總制冷量19.1KW,顯冷量為18.2KW,顯熱比為0.953。
舒適性空調(diào)要提供18.2KW顯冷量機組的總冷量需要18.2/0.65=28KW。
我們對比以上兩種空調(diào)在連續(xù)運行一年所花的電費,假設(shè)電費為0.8元/千瓦時。
?? 機房專用空調(diào)能效比:
提供18.2KW顯冷量,機房專用空調(diào)每年空調(diào)耗電量:
(19.1÷3.3)×365天×24小時×0.8=40561元
舒適性空調(diào)能效比:
提供18.2KW顯冷量,舒適性空調(diào)每年空調(diào)耗電量:
(28÷2.9)×365天×24小時×0.8=67663元???????????????????
舒適性空調(diào)耗電量與機房空調(diào)耗電量對比:
67663元÷40561元=1.66
結(jié)論:舒適性空調(diào)耗電量是機房專用空調(diào)的1.66倍。
③ 從維護成本上看。在發(fā)揮同樣制冷效果的前提下,舒適性空調(diào)的維護量是機房專用空調(diào)維護量的2倍,維護費用上升。
?? 所以從一個產(chǎn)品的生命周期總體來看,從成本角度考慮,選擇機房專用空調(diào)可以節(jié)省大量的投資、運行成本、維護成本。舒適性空調(diào)初投資遠低于機房專用空調(diào),但一般經(jīng)過3~4年,舒適性空調(diào)和機房專用空調(diào)機組的費用基本持平,此后,舒適性空調(diào)的費用就越來越高于機房專用空調(diào)。
結(jié)論:對于機房來講,要保證機房的環(huán)境穩(wěn)定可靠,需要機房專用空調(diào)來實現(xiàn),使用舒適性空調(diào)機組僅僅是減少了初投資,但無法保證機房要求的溫濕度環(huán)境,總的費用也高于機房專用空調(diào)。
一. 機房空調(diào)特點
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計算機機房都安裝有大量的計算機設(shè)備,計算機處理速度越來越快、存儲量越來越大、體積越來越小是計算機的發(fā)展趨勢,IT硬件產(chǎn)生不尋常的集中熱負荷,同時對溫度或濕度的變化又非常敏感,為保障高精密設(shè)備的運行條件,對機房環(huán)境有嚴格的要求。其中最重要的是機房內(nèi)溫度、相對濕度和環(huán)境的潔凈度三個指標。
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? 二. 空調(diào)類別
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空調(diào)機按其性能不同,大體可分為三種類型:舒適空調(diào)、工業(yè)空調(diào)及海洛斯精密空調(diào)。
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第一類為舒適空調(diào):它主要是針對人體提供一個舒適的環(huán)境條件。按外形可分為柜式、壁桂式、吸頂式空調(diào)機等。
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第二類為工業(yè)空調(diào):這種空調(diào)是為試驗室或工作間提供相應(yīng)的溫度和濕度要求,這種空調(diào)機夏季制冷、冬季加熱,屬于工業(yè)用空調(diào)機之一。
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第三類為機房專用空調(diào)機(海洛斯精密空調(diào)):它是為計算機機房(包括程控交換機房)專門設(shè)計的特殊空調(diào)機,這種空調(diào)機全年制冷運行。
?通常舒適空調(diào)冷負荷中有35%是為了消除潛熱負荷,有65%是為了消除顯熱負荷。對計算機房來講,其情況卻大不相同,計算機房內(nèi)主要是設(shè)備散出的顯熱,室內(nèi)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除濕,即使在冬季計算機房仍需要消除熱負荷。鑒于以上特點,如將一般舒適空調(diào)機組用于計算機機房,則會造成能量浪費,機房內(nèi)應(yīng)該采用海洛斯精密空調(diào)。
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? 三. 冷氣流組織
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氣流組織就是將空調(diào)機送出的冷風(fēng)通過預(yù)定的風(fēng)道、風(fēng)口,按預(yù)定的風(fēng)量與風(fēng)速送往需要制冷的地點,在把設(shè)備產(chǎn)生的熱空氣回收到空調(diào)制冷的過程。氣流組織分為三個部分,即:冷氣產(chǎn)生、冷氣配送、氣流返回。
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通常機房的氣流組織形式有下送上回、上送側(cè)回(下回)方式,氣流組織形式的確定要考慮以下幾個方面:
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1. 首先要依據(jù)設(shè)備的冷卻方式、安裝方式,如設(shè)備或機柜自帶冷卻風(fēng)扇或冷卻盤管,目前較常見的設(shè)備和機柜的冷卻方式都是從前面進風(fēng),后面或上部出風(fēng)。
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2. 冷量的高效利用,使散熱設(shè)備在冷空氣的射流范圍內(nèi)。
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3. 機房建筑結(jié)構(gòu)、平面布局。機房各個系統(tǒng)的建設(shè)要依托于建筑環(huán)境中,也受因素的制約,如層高、形狀、面積等。
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四. 下送上回方式
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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(shè)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,它會往上升;冷空氣密度大、沉,它會往下降,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。熱力環(huán)流不同于水平流動的風(fēng),它是空氣上下垂直的對流運動,冷與熱激發(fā)出氣流緩慢的運動。跟風(fēng)不一樣,風(fēng)能夠改造局部環(huán)境氣候,而熱力環(huán)流是氣流運動的原始動力。利用氣流的原始動力,可以不用設(shè)置動力設(shè)備,同樣達到最佳的冷卻效果。如圖所示:
五. 上送側(cè)回(下回)方式
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上送側(cè)回通常是采用全室空調(diào)送回風(fēng)的方式,適用于中小型機房。上送風(fēng)可分為機房頂送或緊靠機房頂下的上部側(cè)兩種形式,后者較為常用。由頂部或側(cè)上方送風(fēng)的氣流首先與室內(nèi)空氣混合,再進入設(shè)備或機柜內(nèi)。機房頂部安裝散流器或孔板風(fēng)口送風(fēng),工作的氣流小且均勻,人有良好的舒適感。但大多數(shù)計算機機柜的冷卻的進風(fēng)口是在下部或是前方,排風(fēng)口在機柜的上部。這樣,頂部的送風(fēng)氣流先與機柜處上升的熱氣流混合,再進入機柜冷卻設(shè)備,影響了機柜的冷卻效果。由于機柜進風(fēng)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)的溫度偏高,導(dǎo)致計算機不能正常的工作。