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冷凍水機房空調(diào)系統(tǒng)的工作原理與冷通道設(shè)計方案
如今在集裝箱數(shù)據(jù)中心和高功率密度的冷水背板制冷技術(shù)中都把冷凍水的溫度設(shè)計為12到18℃，已經(jīng)高于露點溫度，完全不會除濕，也就不需要加濕。冷凍水的溫度提高后，水冷海洛斯精密空調(diào)的制冷能力會下降，實際的制冷能力需要廠家提供的電腦選型軟件來確定，一般會下降10%到15%。但是由于冷凍水溫度提高后很少或基本不除濕和加濕，加上采用EC調(diào)速風(fēng)機，電機產(chǎn)生的熱量減少，整個水冷海洛斯精密空調(diào)的實際制冷能力（顯冷）下降并不多。

水冷海洛斯精密空調(diào)采用調(diào)速（EC）風(fēng)機。調(diào)速風(fēng)機一般根據(jù)回風(fēng)溫度控制風(fēng)機的功率，若回風(fēng)溫度較低，就降低調(diào)速風(fēng)機的功率減少風(fēng)量，若回風(fēng)溫度較高，就提高調(diào)速風(fēng)機的功率增加風(fēng)量。根據(jù)艾默生公司提供的材料，采用下沉方式安裝調(diào)速風(fēng)機還可以進一步節(jié)省能耗，對于能夠提供16400CFM（每分鐘立方英尺）風(fēng)量的海洛斯精密空調(diào)設(shè)計安裝三臺風(fēng)機，采用普通風(fēng)機、普通EC風(fēng)機和下沉式EC風(fēng)機分別對應(yīng)的風(fēng)機功率為8.6KW、6.9KW和5.5KW。

如何提高冷凍水的溫度節(jié)省能源



冷水機組標準的冷凍水溫度為7到12℃，水冷空調(diào)的標準工況也是認為冷凍水溫度為7到12℃。但是這個溫度范圍對于數(shù)據(jù)中心來說有點低，帶來以下兩個不利因素：



這個溫度大大低于數(shù)據(jù)中心正常運行在40%左右相對濕度的露點溫度，將在風(fēng)機盤管上形成大量的冷凝水，需要進一步加濕才能保持機房的環(huán)境濕度。這個除濕和加濕過程都是非常消耗能量的過程。



冷凍水的溫度和冷水機組的效率成正比關(guān)系，也就是說冷凍水的溫度越高，冷水機組的效率也就越高。根據(jù)YORK公司在網(wǎng)絡(luò)上公布的材料，冷凍水溫度每提高一度，冷水機組的效率就可以提高大約3%。
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冷通道封閉設(shè)計標準：



地板安裝必須不漏風(fēng)。只有在冷通道內(nèi)才能根據(jù)負荷大小替換相應(yīng)的通風(fēng)地板。通風(fēng)地板的通風(fēng)率越大越好，建議采用高通風(fēng)率地板。不建議使用可調(diào)節(jié)的通風(fēng)地板，一是阻力大，二是運維一般做不到這么精細的管理。



冷通道前后和上面要求完全封閉，不能漏風(fēng)。建議采用能自動關(guān)閉的簡易推拉門，在門上建議安裝觀察玻璃。目前很多冷通道上部的封閉板采用透明板，因為透明板長時間后上面會形成一層灰塵，定期清洗工作量特別大。建議冷通道上部的封閉板采用不透光的金屬板，機柜前面安裝LED節(jié)能燈解決冷通道照明問題。



機柜前部的冷通道必須封閉，沒有安裝設(shè)備的地方必須安裝盲板，建議使用免工具盲板。機柜兩側(cè)的設(shè)計不能漏風(fēng)。機柜如果有前后門，建議使用直徑超過8mm的六角形孔，通風(fēng)率不低于70%，風(fēng)阻要小。如果管理上沒有要求，建立機柜盡可能不安裝前后門。

地板下電纜、各種管道和墻的開口處要求嚴格封閉，不能漏風(fēng)。地板上的開口或開孔也都要嚴格封閉，不能漏風(fēng)。



地板下除消防管道外，建議盡可能不要安裝任何電纜、線槽或管道等，這些干擾物會強烈干擾地板下空間的送風(fēng)氣流分布，增加風(fēng)阻，使不同機柜中設(shè)備的冷卻性能不均勻。每個機柜的功率密度低于3KW時建議地板的高度為600mm，功率密度在3到5KW之間地板高度建議800mm，功率密度大于5KW時建議地板高度為1000mm。



由于防靜電地板的尺寸為600mmX600mm，因此對于單個機柜功率密度小于5KW時的最佳布局是7塊地板擺兩排機柜，設(shè)備對其冷通道，示意圖如下。



對于高密度機柜，可以根據(jù)功率密度和通風(fēng)地板的通風(fēng)率決定8塊或9塊地板擺放兩排機柜，示意圖如下。

標準機柜的寬度為600mm，剛好對應(yīng)一塊地板。服務(wù)器機柜的長度一般為1000mm到1100mm之間，相應(yīng)的熱通道寬度為1000mm到800mm之間。為了不使熱通道過窄，我們建議機柜的前門及前門框為外掛式，后門為內(nèi)嵌式，這樣前門框和前門的厚度就安裝到冷通道內(nèi)（機柜本身的深度一般1000mm就能滿足需要），熱通道的寬度相應(yīng)的不至于過窄，示意圖如下。

采用冷通道封閉技術(shù)后，整個機房除冷通道外都屬于高溫區(qū)，溫度將在30到40℃之間。一年內(nèi)絕大部分時間的室外空氣溫度低于機房的熱通道溫度，因此機房外墻建議不進行保溫處理。

由于國家標準中規(guī)定的主機房溫度沒有指定是機柜前的進風(fēng)溫度，傳統(tǒng)機房存在以下兩方面不足：



由于沒有冷通道或熱通道封閉，機房溫度特別的低，設(shè)備內(nèi)部的溫度并不低，大量的冷氣短路自循環(huán)。



機房溫度往往低于24℃，處于過度制冷狀態(tài)。



現(xiàn)代服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等并非傳統(tǒng)觀念（10年或20年前）中認為的那么嬌貴，大部分服務(wù)器在溫度10-35℃，相對濕度20%-80%都可以正常運行（ASHRAE認為的設(shè)備環(huán)境要求，也是絕大部分商用服務(wù)器的工作環(huán)境要求范圍）。因此可以提高空調(diào)送風(fēng)溫度，保證IT設(shè)備的運行溫度即可。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)和回風(fēng)溫度提高1℃時，空調(diào)系統(tǒng)節(jié)電約2.5%。同時空調(diào)系統(tǒng)的制冷能力提高約5%。



因此，在用戶認可的條件下，提高機房的溫度是節(jié)約能源的措施之一。建議數(shù)據(jù)中心冷通道的溫度（ASHRAE標準要求在冷通道中間對準機柜中間1.5米高度測量，每4個機柜至少一個測試點）最低為為24或25℃.
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模塊化機房海洛斯精密空調(diào)采用一體式機身結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有風(fēng)冷、乙二醇冷、水冷和冷凍水等機型；制冷量范圍寬，風(fēng)冷、水冷、乙二醇冷機組20kW~150kW，冷凍水機組達26~160kW。高可靠性、高靈活性、全壽命成本。完全滿足大，中型交換機房，移動機房，數(shù)據(jù)中心等高標準要求。

一、機房專用空調(diào)維護方式



海洛斯精密空調(diào)的構(gòu)成除了前面介紹的壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器外，還包括：風(fēng)機、空氣過濾器、加濕器、加熱器、排水器等，因此我們在日常的機房管理工作中對空調(diào)的管理和維護，主要是針對以上部件去維護的。下面是我們在日常工作中對數(shù)據(jù)中心機房專用海洛斯精密空調(diào)的一些維護經(jīng)驗和學(xué)習(xí)體會。



1.控制系統(tǒng)的維護



對空調(diào)系統(tǒng)的維護人員而言，在巡視時第一步就是看空調(diào)系統(tǒng)是否在正常運行，因此我們首先要作以下的一些工作。



2.從空調(diào)系統(tǒng)的顯示屏上檢查空調(diào)系統(tǒng)的各項功能及參數(shù)是否正常;



3.如有報警的情況要檢蹭楔警記錄，并分析報警原因;



4.檢查溫度、濕度傳感器的工作狀態(tài)是否正常;



5.對壓縮機和加濕器的運行參數(shù)要作到心中有數(shù)，特殊是在天天早上的第一次巡檢時，要把前一天晚上壓縮機的運行參數(shù)和以前的同一時段的參數(shù)進行對比，看是否有大的變化，根據(jù)參數(shù)的變化可以判定計算機機房中的計算機設(shè)備運行狀況是否有較大的變化，以便合理地調(diào)配空調(diào)系統(tǒng)的運行臺次和調(diào)整空調(diào)的運行參數(shù)。當(dāng)然，對目前而言有些比較老的空調(diào)系統(tǒng)還不能夠讀出這些參數(shù)，這就需要晚上值班的工作人員多觀察和記錄。



二、壓縮機的巡回檢查及維護



1.聽D用聽聲音的方法，能較準確的判斷出壓縮機的運轉(zhuǎn)情況。因為壓縮機運轉(zhuǎn)時，它的響聲應(yīng)是均勻而有節(jié)奏的。假如它的響聲失去節(jié)奏聲，而出現(xiàn)了不均勻噪音時，即表示壓縮機的內(nèi)部機件或氣缸工作情況有了不正常的變化。



2.摸D用首摸的方法，可知其發(fā)熱程度，能夠大概判斷是否在超過規(guī)定壓力、規(guī)定溫度的情況下運行壓縮機。中國玻璃鋼免費信息大全



3.看D主要是從視鏡觀察制冷劑的液面，看是否缺少制冷劑。



4.量D主要是測量在壓縮機運行時的電流及吸、排氣壓力，能夠比較正確判斷壓縮機的運行狀況。



5.當(dāng)然對壓縮機我們還需要檢查高、低壓保護開關(guān)、干燥過濾器等其他附件。



三、冷凝器的巡回檢查及維護



1.對專業(yè)空調(diào)冷凝器的維護相稱于對空調(diào)室外機的維護，因此我們首縣痂要檢查冷凝器的固定情況，看對冷凝器的固定件是否有松動的跡象，以免對冷媒管線及室外機造成損壞。



2.檢查冷媒管線有無破損的情況(當(dāng)然從壓縮機的工作狀況及其它的一些性能參數(shù)也能夠判斷冷媒管線是否破損)檢查冷媒管線的保溫狀況，特殊是在北方地區(qū)的冬天，這是一件比較重要的工作，如果環(huán)境溫度太低而冷媒管線的保溫狀況又不好的話，對空調(diào)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)有一定的影響。



3.檢查風(fēng)扇的運行狀況：主要檢查風(fēng)扇的軸承、底座、電機等的工作情況，在風(fēng)扇運行時是否有異常震驚機風(fēng)扇的扇也在轉(zhuǎn)動時是否在同一個平面上。



4.檢查冷凝器下面是否有雜物影響風(fēng)道的暢通，從而影響冷凝器的冷凝效果;檢查冷凝器的翅片有無破損的狀況。



5.檢查冷凝器工作時的電流是否正常，從工作電流也能夠進一步判斷風(fēng)扇的工作情況是否正常。



6.檢查調(diào)速開關(guān)是否正常，一般的空調(diào)的冷凝器都有兩個調(diào)速開關(guān)，分為溫度和壓力調(diào)速，現(xiàn)在比較新的控制技術(shù)采用雙壓力調(diào)速控制，因此我們在檢查調(diào)速開關(guān)時主要是看在規(guī)定的壓力范圍內(nèi)，調(diào)速開關(guān)能否正常控制風(fēng)扇的啟動和停止。



四、蒸發(fā)器、膨脹閥的巡回檢查及維護



蒸發(fā)器、膨脹閥的維護主要是檢查蒸發(fā)器盤管是否清潔，是否有結(jié)霜的現(xiàn)象出現(xiàn)，以及蒸發(fā)器排水托盤排水是否暢通，如蒸發(fā)器盤管上有比較嚴峻的結(jié)霜現(xiàn)象或在壓縮機運轉(zhuǎn)時盤管上的溫度較高的話(通常狀況下，蒸發(fā)器盤管的溫度應(yīng)該比環(huán)境溫度低10℃左右)，就應(yīng)當(dāng)檢查壓縮機的高、低壓，如果壓力正常的話，就應(yīng)考慮膨脹閥的開啟量是否合適。當(dāng)然出現(xiàn)這種現(xiàn)象也有可能是其它環(huán)境的原因引起的，比如空調(diào)的制冷量不夠、風(fēng)機故障引起風(fēng)速過慢等原因造成的。



五、加濕系統(tǒng)的巡檢及維護



1.由于各個地方的空氣環(huán)境不同，對加濕器的使用和影響也不一樣，但我們在日矗的維護工作中同樣要作的事情是觀察加上罐內(nèi)是否有沉淀物質(zhì)，如有就要及時沖洗，因為現(xiàn)在空調(diào)的加濕罐一般都是電極式的，如沉淀物過多而又不及時沖洗的話，就輕易在電極上結(jié)垢從而影響加濕罐的使用壽命。當(dāng)然現(xiàn)在有些加濕罐的電極是可以更換的。



2.檢查上水和排水電磁閥的工作情況是否正常。在加濕系統(tǒng)工作的過程中，有一種情況常常出現(xiàn)，但又不容易判斷，即在空調(diào)系統(tǒng)正常工作的時候，由于某種原因出現(xiàn)了一段時間的停水，后又恢復(fù)供水，在恢復(fù)供水后加濕罐不能夠正常上水，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因有多種，并且在大多數(shù)空調(diào)器的控制系統(tǒng)中直接對加濕系統(tǒng)復(fù)位通常是不能夠解決問題的;根據(jù)我們多年來的維護來看，引起這種現(xiàn)象的主要原因是停水后的空氣進到進水電磁閥前端，對進水電磁閥的正常開啟造成了一定的影響，解決這種現(xiàn)象有兩種比較有用的辦法，一是卸開進水口，排掉空氣，二是關(guān)掉加濕系統(tǒng)的電源，重新給電磁閥上電也基本上能夠解決這類問題。中國玻璃鋼大全



3.檢查加濕罐排水管道是否暢通，以便在需要排水和對加濕罐進行維修時順利進行。



4.檢查蒸汽管道是否暢通，保證加濕系統(tǒng)的水蒸汽能夠正常為計算機設(shè)備加濕。



5.檢查漏水探測器是否正常，這對加濕系統(tǒng)來說是比較重要的一環(huán)，因為排水管道如果不暢通的話就容易形成出現(xiàn)漏水的情況，如漏水探測器不正常的話，就易出現(xiàn)事變。當(dāng)然，對一般的空調(diào)系統(tǒng)而言，漏水探測器是選件，如空調(diào)系統(tǒng)未配有漏水探測器，那么我們更要注重監(jiān)測排水管道是否暢通，同時也要作好機房防水墻的維護工作。



六、空氣循環(huán)系統(tǒng)的巡回檢查及維護



對空氣循環(huán)系統(tǒng)我們主要是考慮空調(diào)系統(tǒng)的過濾器、風(fēng)機、隔風(fēng)柵及到計算機設(shè)備的風(fēng)道等因素。因此我們在日矗維護工作中要作好以下的一些工作：



1.計算機機房的設(shè)備經(jīng)常有設(shè)備移動的現(xiàn)象，而設(shè)備的移動一般又不是由空調(diào)設(shè)備的維護人員去完成，因此我們在設(shè)備移動后應(yīng)及時檢查機房內(nèi)的氣流狀況，看是否有氣流短路的現(xiàn)象發(fā)生，同時在新設(shè)備的位置是否存在送風(fēng)阻力過大的情況。如有上述現(xiàn)象應(yīng)及時調(diào)整，如果實在調(diào)整不過來，應(yīng)建議設(shè)備移到新的合適的位置。



2.檢查空調(diào)過濾器是否干凈，如臟了就應(yīng)及時更換或清洗。



3.檢查風(fēng)機的運行狀況：主要是檢查風(fēng)機各部件的緊固情況及平衡，檢查軸承、皮帶、共振等情況;對風(fēng)機的檢查應(yīng)該特別仔細，因為蒸發(fā)器的熱交換過程主要是由在風(fēng)機的作用下使快速流動的氣流經(jīng)過低溫的蒸發(fā)器盤管來完成的，從而使空調(diào)達到制冷的效果，所以風(fēng)機的是否正常運行是空調(diào)系統(tǒng)是否正常運行的最后體現(xiàn);對風(fēng)機而言當(dāng)然最重要的就是電機了，因此我們在日矗維護中首先就應(yīng)查看其皮帶的狀況、主從動輪是否在同一面上等;皮帶調(diào)整的松緊程度要合適，太松容易打滑，太緊對皮帶的磨損太快，皮帶的松緊跟外部對靜壓得需求也有比較大的關(guān)系，當(dāng)然這種調(diào)整是在空調(diào)系統(tǒng)控制的范圍之內(nèi)進行的;現(xiàn)在部分比較先進的空調(diào)系統(tǒng)采用了一體化的風(fēng)機，就解決了皮帶調(diào)整的問題。



4.測量電機運轉(zhuǎn)電流，看是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，根據(jù)測得的參數(shù)也能夠判斷電機是否是正常運轉(zhuǎn)。



5.測量溫、濕度值，與面板上顯示得值進行比較，如有較大的誤差，應(yīng)進行溫度、濕度的校正，如誤差過大應(yīng)分析原因。出現(xiàn)這種情況從我們的維和經(jīng)驗來看有兩種原因：一是控制板出現(xiàn)故障，二是溫度、濕度探頭出現(xiàn)故障需要更換。



6.檢查隔風(fēng)柵的關(guān)閉情況是針對已經(jīng)停機的空調(diào)而言的，這也是我們在日矗維護工作中比較容易遺漏的一個環(huán)節(jié)，但也是一個比較重要的環(huán)節(jié)，因為一臺空調(diào)停止運行，如果隔風(fēng)柵未關(guān)閉其溫度、濕度探頭檢測到的是其它空調(diào)的出口的溫度和濕度，在空調(diào)下一次開啟時控制系統(tǒng)就會根據(jù)其先前檢測到的參數(shù)而對空調(diào)系統(tǒng)的運行情況作出控制，這時空調(diào)控制系統(tǒng)就會對壓縮機、加濕、除濕系統(tǒng)地運行情況作出錯誤的指令?，F(xiàn)在大多數(shù)空調(diào)設(shè)計時都沒有考慮這種狀況對空調(diào)系統(tǒng)的影響，因為這種影響的時間較短，在較短的時間內(nèi)系統(tǒng)會根據(jù)新的信息達到正常的運行狀況，所以沒有設(shè)計隔風(fēng)柵，這種影響雖然較小，但我們認為在要求很高的計算機機房中我們最好不要讓系統(tǒng)出現(xiàn)一段時間的錯誤運行，因此我們可以為空調(diào)系統(tǒng)人為地增加隔風(fēng)柵。



7.檢查計算機及其它需要制冷的設(shè)備進風(fēng)側(cè)的風(fēng)壓是否正常，因為隨著計算機設(shè)備的搬遷和增加，地板下面的線纜的增加有可能就影響空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)壓，從而造成計算機及其它設(shè)備跟前的靜壓不夠，這就需要我們設(shè)備維護和管理人員對空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)道作出相應(yīng)的調(diào)整或增加空調(diào)設(shè)備。

機房空調(diào)全年制冷方式



由于機房的發(fā)熱量很大，有的IDC機房發(fā)熱量更是達到30kw/O以上,所以全年都是制冷。



這里需要提到的一點是機房海洛斯精密空調(diào)也有加熱器，只不過是在除濕的時候啟動的。應(yīng)為除濕時出風(fēng)溫度要相對較低，避免房間溫度降低得太快（機房要求溫度變化每10分鐘不超過1℃，濕度每小時不超過5%）。



機房空調(diào)高顯熱比



顯熱比是顯冷量與總冷量的比值。空調(diào)的總冷量是顯冷量和潛冷量之和，其中顯熱制冷是用來降溫的，而潛冷是用來除濕的。機房的熱量主要是顯熱，所以機房海洛斯精密空調(diào)的顯熱比較高，一般在0.9以上（普通舒適型空調(diào)只有0.6左右）。大風(fēng)量、小晗差是機房空調(diào)與其他空調(diào)的本質(zhì)區(qū)別。采用大風(fēng)量，可以使出風(fēng)溫度不至于太低，并加大機房的換氣次數(shù)，這對服務(wù)器和計算機的運算都是有利的。機房的短時間內(nèi)溫度變化太大會造成服務(wù)器運算錯誤，機房濕度太低會造成靜電（濕度在20%的時候靜電可以達到1萬伏）。



機房空調(diào)高能效比



能效比（COP）即使能量與熱量之間的轉(zhuǎn)換比率，1單位的能量，轉(zhuǎn)換為3單位的熱量，COP=3。由于大部分機房海洛斯精密空調(diào)采用渦旋式壓縮機（最小的功率也有2.75KW），COP最大可以達到5.6。整機的能效比達到3.0以上。



機房空調(diào)高精度設(shè)計



機房海洛斯精密空調(diào)不僅對溫度可以調(diào)節(jié)，也可以對濕度可以調(diào)節(jié)，并且精度都是很高的。計算機特別是服務(wù)器對溫度和濕度都有特別高的要求，如果變化太大，計算機的計算就可能出現(xiàn)差錯，對服務(wù)商是是很不利的特別是銀行和通訊行業(yè)?，F(xiàn)在的機房海洛斯精密空調(diào)要求一般在溫度精度達±2℃，濕度精度±5%，高精度機房海洛斯精密空調(diào)可以溫度精度達到±0.5℃，濕度精度達到±2%。



機房空調(diào)高可靠性



一個機房最注重的就是可靠性。全年8760小時要無故障運行，就需要機房空調(diào)可靠的零部件和優(yōu)秀的控制系統(tǒng)。一般機房多是N+1備份，一臺空調(diào)出了問題，其他空調(diào)就可以馬上接管整個系統(tǒng)。目前最知名的產(chǎn)品有：CAROSS卡洛斯機房空調(diào)、艾默生機房空調(diào)、雷諾威機房空調(diào)等都是目前做頂端的產(chǎn)品。