A類機(jī)房精密空調(diào)配置模式

摘 要：本文提出通過局域網(wǎng)備份模式及局域網(wǎng)熱負(fù)荷冗余模式下對精密空調(diào)進(jìn)行合理配置的方案很好的解決了這一難點。

關(guān)鍵詞：精密空調(diào)；備份；輪流切換

中圖分類號：TP308

隨著現(xiàn)代辦公越來越依賴計算機(jī)設(shè)備，快速發(fā)展的機(jī)房類設(shè)備服務(wù)器、交換機(jī)、光端機(jī)等計算機(jī)設(shè)備以及不間斷電源UPS等，這些設(shè)備會以傳熱、對流、輻射的方式向機(jī)房內(nèi)散發(fā)熱量，這些熱量會造成機(jī)房內(nèi)溫度的升高。早期機(jī)房使用的舒適性空調(diào)機(jī)，常常出現(xiàn)由于環(huán)境溫濕度參數(shù)控制不當(dāng)而造成機(jī)房設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)傳輸受干擾、出現(xiàn)靜電等問題。根據(jù)國標(biāo)GB2887-89計算機(jī)站場地技術(shù)條件中4.4.1.3條規(guī)定開機(jī)時機(jī)房內(nèi)的環(huán)境溫度、濕度標(biāo)準(zhǔn)，其中環(huán)境溫度為：A級22±2℃，環(huán)境濕度為：A級45%～65%，因此對機(jī)房空調(diào)的配置有著較高的要求。為保障機(jī)房環(huán)境始終保持在正常溫濕度范圍以使服務(wù)器等機(jī)房設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定并提高空調(diào)使用壽命并減少空調(diào)故障率成為機(jī)房管理的難點。如果機(jī)房里的濕度過濕或者過于干燥，對于機(jī)房的電子設(shè)備的影響極為不利，在這種背景下，精密空調(diào)便應(yīng)運(yùn)而生，為機(jī)房設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。

1 機(jī)房需要使用精密空調(diào)的原因

1.1 全年制冷。由于機(jī)房的發(fā)熱量很大，并且服務(wù)器，小型機(jī)對環(huán)境溫濕度要求比較嚴(yán)格，通過對機(jī)房管理發(fā)現(xiàn)當(dāng)機(jī)房溫度高于45℃時，會有50%以上的服務(wù)器出現(xiàn)宕機(jī)、內(nèi)存報錯等現(xiàn)象，故需要全年制冷。

1.2 高顯熱比。顯熱比是顯冷量與總冷量的比值?？照{(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(jī)房的熱量主要是顯熱，所以機(jī)房精密空調(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(jī)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(jī)房的換氣次數(shù)，這對服務(wù)器和計算機(jī)的運(yùn)算都是有利的。機(jī)房的短時間內(nèi)溫度變化太大會造成服務(wù)器運(yùn)算錯誤，機(jī)房濕度太低會造成靜電積累，對設(shè)備存在較大安全隱患。

1.3 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(jī)房精密空調(diào)采用渦旋式壓縮機(jī)，COP最大可以達(dá)到5.6。整機(jī)的能效比達(dá)到3.0以上。

1.4 高精度設(shè)計。機(jī)房精密空調(diào)不僅對溫度可以調(diào)節(jié)，也可以對濕度可以調(diào)節(jié)，并且精度較高。計算機(jī)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(jī)的計算就可能出現(xiàn)差錯，國標(biāo)GB2887-89計算機(jī)站場地技術(shù)條件中4.4.1.3條規(guī)定開機(jī)時機(jī)房內(nèi)的環(huán)境溫度、濕度標(biāo)準(zhǔn)，其中環(huán)境溫度為：A級22±2℃，環(huán)境濕度為：A級45%～65%，因此對空調(diào)的配置有著較高的要求。

1.5 高可靠性。一個機(jī)房最注重的就是可靠性。全年8760小時要無故障運(yùn)行，就需要機(jī)房空調(diào)可靠的零部件和優(yōu)秀的控制系統(tǒng)。一般機(jī)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)。

2 技術(shù)方案

由于機(jī)房精密空調(diào)需一年365天24小時長期運(yùn)行超過10年以上，使用期間不可避免會產(chǎn)生一些故障可能需停機(jī)檢修，這樣將不能保障機(jī)房環(huán)境溫度，在空調(diào)故障停機(jī)后至修復(fù)前期間內(nèi)房間溫度過高可能會導(dǎo)致服務(wù)器等機(jī)房設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定甚至宕機(jī)。

為解決這一問題，最好的解決方案是作N+X備份冗余。這樣當(dāng)正在運(yùn)行的主機(jī)空調(diào)故障停機(jī)時，有備份空調(diào)運(yùn)行可以保障機(jī)房環(huán)境溫濕度始終保持在正常范圍內(nèi)，以保障機(jī)房服務(wù)器等設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。但機(jī)房空調(diào)作N+X備份后，如果主機(jī)長年運(yùn)行而備份機(jī)卻長年停機(jī)備份，這是明顯的機(jī)組運(yùn)行時間分配不合理。這樣可能導(dǎo)致長期運(yùn)行的主機(jī)縮短使用壽命，而長期停機(jī)備份的空調(diào)也可能由于長期沒使用運(yùn)行而造成內(nèi)部冷凍潤滑油沉積凝固甚至變質(zhì)從而造成壓縮機(jī)損壞，同時由于長期放置不使用也可能會造成例如室外機(jī)風(fēng)扇軸承等部件生銹等問題。

為解決空調(diào)機(jī)組運(yùn)行時間分配不合理問題其解決方案是所有空調(diào)機(jī)組并機(jī)輪流運(yùn)行。通過先進(jìn)的空調(diào)主控板時間分析控制系統(tǒng)控制每臺空調(diào)機(jī)組輪流運(yùn)行，可有效提高空調(diào)機(jī)組使用壽命并減少故障。

但是空調(diào)機(jī)組并機(jī)輪流運(yùn)行后，如果輪流切換時間過短，可能造成空調(diào)機(jī)組啟動停止太過頻繁從而影響空調(diào)使用壽命并造成能耗的增加；如果輪流切換時間過長，又會引起上述由于停機(jī)時間過長而引起的一系列問題。經(jīng)過經(jīng)驗研究，建議空調(diào)機(jī)組輪流切換時間設(shè)定為一個星期。這樣可有效避免空調(diào)機(jī)組啟動停止太過頻繁并避免備份機(jī)組停機(jī)時間過長。

綜上所述，為保障機(jī)房環(huán)境始終保持在正常溫濕度范圍以使服務(wù)器等機(jī)房設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，設(shè)計選用精密空調(diào)時需作N+X備份冗余；同時為了當(dāng)運(yùn)行中空調(diào)主機(jī)產(chǎn)生故障時能及時馬上自動啟動備用空調(diào)運(yùn)行以保障機(jī)房溫濕度在正常范圍，需把所有空調(diào)并機(jī)運(yùn)行。并且先進(jìn)的控制系統(tǒng)可合理平均分配每臺空調(diào)各功能模塊的運(yùn)行時間，以提高空調(diào)使用壽命并減少故障率。

2.1 具體實施步驟

2.1.1 局域網(wǎng)備份。（1）采用局域網(wǎng)N+1備份功能降低機(jī)組的運(yùn)行成本，當(dāng)一臺機(jī)組可以滿足機(jī)房中溫度要求時，只需開啟一臺空調(diào)機(jī)組，達(dá)到降低運(yùn)行成本的目的并設(shè)定各個機(jī)組自動切換工作的間隔時間，到達(dá)設(shè)定的時間后（建議是168小時），正在工作的機(jī)組自動停機(jī)，同時停止工作的機(jī)組自動開機(jī)，可以使得在同一個局域網(wǎng)中的所有機(jī)組在一定的時間內(nèi)工作時間基本相同，避免傳統(tǒng)的主用，備用機(jī)組工作方式所產(chǎn)生的主用機(jī)組一直工作，而備用機(jī)組不工作的情況，實現(xiàn)按管理人員策略部署系統(tǒng)全自動化運(yùn)行切換，延長所有機(jī)組的使用壽命；（2）主、備用機(jī)組產(chǎn)生警報時自動切換工作功能：當(dāng)正在工作的機(jī)組產(chǎn)生警報時，備用機(jī)組自動啟動，同時故障機(jī)組的控制器操作面板產(chǎn)生警報提示，并通過環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通知維護(hù)人員對警報機(jī)組進(jìn)行維護(hù)，警報條件解除后，系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)組恢復(fù)原始（警報產(chǎn)生前）的工作狀態(tài)。

2.1.2 局域網(wǎng)熱負(fù)荷冗余。當(dāng)出現(xiàn)負(fù)荷峰值時，即房間內(nèi)負(fù)荷熱量增加，超過A類機(jī)房所規(guī)定的溫濕度筏值時，并且所有正在工作的機(jī)組不足以提供相應(yīng)的冷量時，停止工作的備用機(jī)組將自動啟動來維持室內(nèi)的熱負(fù)荷要求，以室內(nèi)條件達(dá)到溫度22±2℃，環(huán)境濕度為：45%～65%時，備用機(jī)組停止工作恢復(fù)備用機(jī)組狀態(tài)。使用該工作模式，可在機(jī)房始初化制冷量配置時，不需要選擇到最大的峰值負(fù)荷，因為峰值負(fù)荷出現(xiàn)的時間教短，而當(dāng)出現(xiàn)峰值負(fù)荷，備用機(jī)組又可以自動啟動以滿足室內(nèi)熱負(fù)荷的要求。

在局域網(wǎng)的溫度采樣中，有平均值取樣和本地取樣兩種模式：本地取樣即每臺空調(diào)根據(jù)自身的溫濕度傳感器作為控制基準(zhǔn)點而控制，平均取樣方式是將所有環(huán)境監(jiān)控溫濕度采樣值的平均值作為參考溫濕度，所有空調(diào)都是根據(jù)同一平均值來控制。采用平均值取樣的控制方式，可避免機(jī)組之間的反向功能運(yùn)行，如一臺機(jī)組運(yùn)行加濕功能，另一臺機(jī)組運(yùn)行除濕功能，保證了局域網(wǎng)中所有機(jī)組都按同一模式運(yùn)行，消除了能源浪費(fèi)的潛在可能。

3 實施案例

以STULZ精密空調(diào)為例每臺機(jī)組都帶C7000控制器，只需使用一根雙絞屏蔽線，2臺空調(diào)并機(jī)作一主一備運(yùn)行操作說明如下：（1）用一根雙絞屏蔽線將2臺空調(diào)IOC板58，59端口進(jìn)行串聯(lián)通訊，并分別設(shè)定1號機(jī)和2號機(jī)地址；（2）待2臺空調(diào)自動檢索聯(lián)機(jī)握手通訊正常后，將其中一臺空調(diào)設(shè)置為備用機(jī)，并設(shè)定2臺空調(diào)輪動切換時間為168小時；（3）設(shè)定各種故障報警切換備機(jī)啟動。如高壓故障、低壓故障、溫度過高、濕度過低等報警將切換備機(jī)啟動運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳宏慶，張飛碧，袁得，李惠君.智能弱電工程設(shè)計與應(yīng)用[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

作者簡介：楊振宇（1980.02-），男，畢業(yè)于日本九州共立大學(xué)，碩士，2009年獲得中級職稱，研究方向：大規(guī)模集成電路布局、企業(yè)安防監(jiān)控平臺改造、項目管理。

作者單位：廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 信息中心，南寧 530001