大型機房精密空調的選擇

羅　倫

（蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院，江蘇蘇州　215000）

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大型機房精密空調的選擇

羅倫

（蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院，江蘇蘇州215000）

摘要：機房空調是一種高精度空調，可以控制機房溫度、濕度。適用于計算機房、電信機房、服務器機房等,在選擇冷源形式時需要參考的內(nèi)容大致包括：系統(tǒng)投資，系統(tǒng)效能，運營、維護的成本，以及所在地氣候條件等。

關鍵詞：精密空調；熱負荷；熱傳導

1　機房環(huán)境要求

機房主要是指計算機房、電信機房、服務器機房等對室內(nèi)環(huán)境有要求的設備工作間，機房空調是一種高精度空調，可以控制機房溫度、濕度。表1為開機機房溫濕度，表2為停機機房溫濕度。機房環(huán)境要求是：①開機時主機房的溫濕度應執(zhí)行A級，基本工作間可根據(jù)設備要求按A、B兩級執(zhí)行。②主機房區(qū)的噪聲聲壓級小于68分貝，與室外壓差大于9.8帕。③送風速度不小于3m/s。

表1　開機機房溫濕度

表2　停機機房溫濕度

2　機房專用精密空調特點

（1）大風量、小焓差、熱負荷變化幅度較大。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(huán)風量約大一倍，相應的焓差只有一半，運行時不需除濕，循環(huán)風量較大使得機組在空氣露點以上運行。機房要求溫濕度指標相對穩(wěn)定。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。

（2）送回風方式多樣。機房空調系統(tǒng)的送風回風方式有：上送風、下送風，上回風、下回風、側回風等。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，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(nèi)、設備機柜內(nèi)。有足夠的風量把機房中的熱量帶走。大大提高空調效率，降低造價，布局美觀。

（3）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(jù)用戶需求選用（如凈化手術室等就選用亞高效過濾器）。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(guī)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。機房送風形式要與設備散熱形式一致。

（4）可靠性較高。機房專用空調機在結構與控制系統(tǒng)設計和制造以及空調系統(tǒng)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控制單元，微機控制系統(tǒng)自動對機組運行狀態(tài)進行診斷，實時對已出現(xiàn)或將出現(xiàn)的故障發(fā)出報警，自動用后備機組或控制單元切換故障機組或故障單元。機房專用空調的控制系統(tǒng)功能比舒適性空調完善得多。機房專用空調機采用電子控制器或微機控制已經(jīng)十分普遍，有些企業(yè)已經(jīng)把模糊控制技術應用在計算機房專用空調系統(tǒng)中。

（5）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(wěn)定冷凝壓力等問題。專用空調機能在室外降至-15℃時仍能制冷運行，而采用乙二醇制冷機組，可在室外降至-45℃時仍能制冷運行。

（6）使用壽命。機房專用空調設計壽命最低是10年，連續(xù)運行時間86400h，平均無故率達25000h，實際運用中可運行15年。根據(jù)國家家電行業(yè)標準，舒適性空調機可連續(xù)運行的時間為3～5年，平均無故障時間5000h，比機房專用空調相差3倍。

3　機房專用空調機選型依據(jù)

3.1機房的熱負荷分析

（1）機房內(nèi)部產(chǎn)生的熱量。內(nèi)部產(chǎn)生的熱量包括：室內(nèi)計算機及外部設備的發(fā)熱量，機房輔助設施和機房設備的發(fā)熱量。這些發(fā)熱量顯熱大、潛熱?。ㄕ彰靼l(fā)熱為顯熱，工作人員的發(fā)熱為顯熱小、潛熱大，由于水分蒸發(fā)凝結產(chǎn)生的熱量為潛熱)。

（2）機房外部產(chǎn)生的熱量。外部產(chǎn)生的熱量包括：傳導熱（通過建筑物本體侵入的熱量如從墻壁、屋頂、隔斷和地面?zhèn)魅霗C房的熱量為顯熱）。放射熱也稱輻射熱，由于太陽照射從玻璃窗直接進入房間的熱量（顯熱）；對流產(chǎn)生的熱量等。

3.2熱負荷計算

計算機房空調負荷，主要來自計算機設備、外部設備及機房設備的發(fā)熱量，大約占總熱量的80%以上，其次是照明熱、傳導熱、輻射熱等，這幾項計算方法與一般空調房間負荷計算相同。

（1）外部設備發(fā)熱量計算

Q＝860Nc（kcal/h）

式中：N為電量（kW）；同時使用系數(shù)（0.2～0.5）；860為功的熱當量，即lkW電能全部轉化為熱能所產(chǎn)生的熱量。

（2）主機發(fā)熱量計算。機房內(nèi)各種設備的總功率，應以機房內(nèi)設備的最大功耗為準，但這些功耗并未全部轉換成熱量，因此，必須用以上三種系數(shù)來修正，總系數(shù)一般取0.6～0.8之間為宜。主機發(fā)熱量計算式：

Q＝860×P×h1×h2×h3

式中：P為總功率（kW）；h1為同時使用系數(shù)；h2為利用系數(shù)；h3為負荷工作均勻系數(shù)。

（3）照明設備熱負荷計算。機房照明設備的耗電量，一部分變成光，一部分變成熱。變成光的部分也因被建筑物和設備等所吸收而變成熱。照明設備的熱負荷計算如下：

Q＝C×Pkcal/h

式中：P為照明標稱額定輸出功率（W）；C為每輸出lW的熱量（kcal／hW），通常白熾燈0.86、日光燈1.0。

（4）圍護結構的傳導熱。通過機房屋頂、墻壁、隔斷等圍護結構進入機房的傳導熱是一個與季節(jié)、時間、地理位置和太陽的照射角度等有關的量。因此，要準確地求出這樣的量是很復雜的問題。當室內(nèi)外空氣溫度保持一定的穩(wěn)定狀態(tài)時，由平面形狀墻壁傳入機房的熱量可按下式計算：

Q=KF（t1-t2）kcal/h

式中：K為圍護結構的導熱系數(shù)（kcal/m2h℃）；F為圍護結構面積（m2）；t1為機房內(nèi)溫度；t2為機房外的計算溫度（℃），當計算不與室外空氣直接接觸的圍護結構如隔斷等時，室內(nèi)外計算溫度差應乘以修正系數(shù)，其值通常取0.4～0.7。

（5）從玻璃透入的太陽輻射熱。當玻璃受陽光照射時，一部分被反射、一部分被玻璃吸收，剩下透過玻璃射入機房轉化為熱。透過玻璃進入室內(nèi)的熱量可按下式計算：

Q＝KFq（kcal/h）

式中：K為太陽輻射熱的透入系數(shù)，透入系數(shù)K值取決于窗戶的種類，通常取0.36～0.4；F為玻璃窗的面積（m2）；q為透過玻璃窗進入的太陽輻射熱強度（kcal/m2h）。

（7）其它熱負荷。除上述熱負荷外，使用電器等都將成為熱負荷。這些設備的功耗一般都較小，可粗略按其額定輸入功率與功的熱當量之積來計算。機房內(nèi)使用大量的傳輸電纜，也是發(fā)熱體。其計算如下：

Q＝860Pl（kcal/h）

式中：860為功的熱當量；P為每米電纜的功耗（W）；l為電纜的長度（m）。

4　概略計算

在機房初始設計階段，為了較快的選定空調機的容量，可采用概略計算方法。

（1）以單位面積估算。機房（包括程控交換機房）：樓層較高時，250～300kcal/m2h；樓層較低時，150～250kcal/m2h（根據(jù)設備的密度作適當?shù)脑鰷p）；辦公室（值班室），90kcal/m2h。

（2）以機柜數(shù)量估算。一般按照每機柜2.5～4kW計算。機房空調系統(tǒng)新風量按下述三項中取其中的最大一項：①按機房人員取40m3/h.p；②維持機房室內(nèi)正壓所需的風量；③取機房空調總風量的5%；④地板送風口風速：1.5～2.0m/s；⑤地板送風口總開孔面積占地板面積的0.6%。

（3）具體產(chǎn)品介紹。現(xiàn)在在國內(nèi)銷售的精密空調主要有：艾默生（Emerson）、佳力圖（CANATAL），海洛斯（HIROSS）、約頓（JOTON），APC、史圖斯（STULZ）、登高（DENCO），優(yōu)力（U-niflair）、菲尼克斯（PHOENIX）等幾大品牌。

The Selection of Precision Air Conditioning in Large Computer Room

LUO Lun
（Suzhou Institute of Trade& Commerce，Jiangsu，Suzhou 215000，China）

Abstract:Room air conditioning is a kind of high precision air conditioning which can control the room temperature and humidity.It is applicable to the computer room，telecommunications room，server room，and so on.When choosing cold source form，the following factors should be taken into consideration：system investment，system efficiency，operation and maintenance costs，the local climate conditions and so on.

Key words:precision air conditioning；heat load；heat conduction

作者簡介：羅倫，主要研究方向：機電。

收稿日期：2015-12-15

中圖分類號：TP308

文獻標識碼：A

文章編號：2095-980X（2016）01-0075-02