1、空调培训 1（精密空调基础）中达电通UPS产品处 戴林华 2011-8Confidential2目 录一、空调基础知识二、IT机房环境要求三、机房空调和舒适型空调区别四、机房空调应用范围五、机房空调结构六、机房空调冷却方式分类七、机房空调送风方式分类八、机房空调运行过程九、机房空调在机房中的配置Confidential31、制冷基本参数：温度-表示物质的冷热程度 摄氏温度（）：水在1个大气压下凝固点温度定为0 ， 沸腾点定为100 ，中间100等分，每等分为1 。湿度-空气中所含水蒸气量的多少 绝对湿度：一定温度下，单位重量空气中，水蒸气的含量 相对湿度：一定温度下，湿空气中水蒸气分压与同温度
2、下饱 和水蒸气分压比值 相对湿度总是和温度相关的，交换机房最适宜的温湿度为: 22 -24，45%-55%。空气的焓值-空气中含有的总热量一、空调基础知识Confidential42、制冷性能指标：制冷量从低温热源吸收的热量，以Q ( Kw)表示 显冷量用于温度变化而消耗的冷量 潜冷量用于相变化，而不引起温度变化而消耗的冷量(水冷凝） 全冷量显热量和潜冷量之和显热比(SHR)显冷量与全冷量的比值制冷系数(COP)制冷量与压缩机消耗的功率之比能效比(EER)得到的冷（热）量与付出的能量之比。包括系统风机 消耗的电量。空调风量空调机组单位时间内输出的风的总量(常用m3/hr标称)一、空调基础知识C
3、onfidential53、冷量单位：千瓦(kw)国际单位制，目前使用最普遍的冷量单位大卡(kcal/hr)习惯使用单位，与kw的换算关系为： 1kw=860 kcal/hr 冷吨(RT)美国冷吨 1冷吨=3.5kw匹(HP)又称匹马力，即表示输入功率，也经常表示制冷量。 表示制冷量时，实际含义为消耗1hp功率所产生的制冷量 ： 1HP2.5kwBTU英制冷量单位 1kw=3414BTU一、空调基础知识Confidential6制冷循环（卡诺循环） 在制冷循环系统中，压缩机从蒸发器吸入低温低压的制冷剂蒸汽,经压缩机绝热压缩成为高温高压的过热蒸汽,再压入冷凝器中定压冷却,并向冷却介质放出热量,然
4、后冷却为过冷液态制冷剂,液态制冷剂经膨胀阀绝热节流成为低压液态制冷剂，在蒸发器内蒸发吸收空气中的热量,从而冷却空气，使空气的温度下降，达到制冷的目的, 流出低压的气态制冷剂被吸入压缩机,如此循环工作。4、制冷循环冷凝器冷凝器蒸发器蒸发器膨胀阀膨胀阀汽相汽相液相液相相相两两液液汽汽压缩机压缩机相相两两液液汽汽汽相汽相一、空调基础知识Confidential71、机房电子设备的运行特点 设备散热量大且热密度集中 设备散湿量小 设备全年不停机运行 二、IT机房的环境要求Confidential82、环境对服务器等电子设备的影响 机房温度无法恒定 - 造成电子元器 件的寿命大大降低 局部温度过热 -
5、设备易烧毁而宕机 机房湿度过高 - 产生冷凝水 机房湿度过低 - 产生有破坏性的静 电 洁净度不够 - 交换数据错误，设备 部件过热 风量 没有足够大的风量，无法快 速的移走设备散发的热量 二、IT机房的环境要求Confidential93、机房空调设计要求 精确的温度控制:22(1-2) 精确的湿度控制:50%(2-5)% 高显热比:大风量、小焓差 足够的风量:换气次数30次/小时 机房保持正压: 10pa 高洁净度：使用中、高效过滤网 制冷效率高 运行高可靠性 全年制冷运行 考虑冗余与备份二、IT机房的环境要求Confidential10项目机房空调舒适空调比较结论温度控制22oC-24o
6、C21oC-27oC舒适空调无恒温功能湿度控制50%5%没有控制舒适空调无恒湿功能空气过滤ASHRAE 20%+简陋舒适空调不满足机房洁净标准显热比0.9左右0.6-0.7舒适空调降温效率低,持续除湿致使空气干燥换气能力30-60次5-15次舒适空调风量小,用于机房内会局部过热再热器提供没有舒适空调无温度补偿,有温度过低现象加湿器提供没有舒适空调在空气干燥时无法提高湿度机房空调和舒适型空调的区别三、机房空调和舒适型空调的区别Confidential11室外环境温度-35oC42oC-5oC32oC舒适空调不满足机房严冬和酷暑仍需制冷要求智能化程度高度智能简单舒适空调异常无告警直至故障且不可集中
7、监控运行时间全年每天24小时夏季每天10小时舒适空调的结构仅依据人的使用时间设计不间断运行寿命8年3年舒适空调不满足机房不间断运行要求，寿命短来电自启动具备没有舒适空调不适合机房无人值守要求能耗比例11.5舒适空调无谓除湿，耗能较大三、机房空调和舒适型空调的区别Confidential12机房专用空调舒适型空调三、机房空调和舒适型空调的区别Confidential13机房空调的应用范围：计算中心过程控制工业医疗电信机房计算机房四、机房空调的应用范围Confidential14实验室洁净室图书馆磁带/介质存储胶片存储Precision Control四、机房空调的应用范围Confidential
8、15机房空调框架支撑部分防火、保温、降噪、密封部分整体固定架减震板及减震支架防火板保温板降噪板密封板、密封条1、空调框架五、机房空调的结构Confidential16送风系统风管、风道送风机送风控制风阀、软连接静电地板静压仓电 机离心风扇风机轴承、皮带空气过滤器空开、接触器风机过载保护风压（差）开关2、空调送风系统五、机房空调的结构Confidential17五、机房空调的结构2、空调送风系统风机种类：皮带驱动式离心风机直接驱动式离心风机交流驱动无蜗壳离心风机EC风机Confidential18制冷系统压缩部分冷凝部分节流部分蒸发部分压缩机高低压力保护器线圈热保护压力传感器冷凝盘管轴流风扇压控
9、、调速器线圈热保护干燥过滤器、汽液分离器膨胀阀蒸发器盘管除湿电磁阀热气旁通阀3、空调制冷系统五、机房空调的结构Confidential19五、机房空调的结构3、空调制冷系统压缩机种类： 半封闭式压缩机 全封闭离心式压缩机 全封闭涡旋式压缩机 全封闭数字式压缩机压缩机的作用： 提高冷凝压力，以提高制冷剂的冷凝温度 制冷剂工况循环运行的动力源Confidential20五、机房空调的结构3、空调制冷系统蒸发器、冷凝器作用： 热量交换部件 在换热器上进行热量交换，经过换热器的空气吸收（释放） 热量，使空气温度升高（降低） 经过换热器的制冷剂释放（吸收）热量，使制冷剂发生相的变 化，或者制冷剂的温度发
10、生变化蒸发器的结构种类： 平板式、V字型式、A字型式Confidential21五、机房空调的结构3、空调制冷系统膨胀阀的作用： 节流装置 在制冷循环过程中，经过冷凝器冷凝的高压、高温液相制冷剂 经过膨胀阀节流后，成为低压的液相制冷剂，从而进行后续的 循环。膨胀阀的种类： 机械式膨胀阀、电子式膨胀阀Confidential22电加热系统电加热散热片固定支架空气开关、接触器温度保护器过流热敏电阻4、空调电加热系统五、机房空调的结构Confidential23加湿系统电极式加湿罐加湿罐托盘红外加湿灯管托水盘控制部件功能部件给水电磁阀排水电磁阀水位浮漂、传感器电流传感器5、空调加湿系统五、机房空调的
11、结构Confidential24五、机房空调的结构5、空调加湿系统加湿器的作用： 当机房中的相对湿度低于设定值时，启动加湿系统，将外界的 水经过加湿系统处理后，转换成水蒸气，进入机房，提高机房 的相对湿度加湿器的种类： 电极式加湿系统 红外线式加湿系统 超声波加湿系统Confidential25控制系统硬件部分主控制电路板显示器程序存储器集成电池加湿控制板告警输出板联网卡其他扩展板远程控制终端软件部分控制逻辑程序通信协议监控程序温湿度采集器6、控制系统五、机房空调的结构Confidential261、直接膨胀风冷式室外冷凝器室内主机组优点：安装施工方便、设备运行独立性强缺点：受室内、外机安装距
12、离和上、下位置落差距离影响六、机房空调冷却方式分类Confidential272、直接膨胀水冷式室内主机组板式换热器 或壳管式换热器冷却水塔 或干冷器优点：通过泵的配置，不受换热部分设备距离限制缺点：热量迁移通过二次换热系统，系统复杂。水系统工程施工复杂， 机器运行受换热器和水塔的的影响六、机房空调冷却方式分类Confidential283、冷冻水冷式冷冻水来自冷水机组优点：机器结构简单、机器造价低，运行成本低（无压缩机）缺点：系统必须配套冷水机组，冷水机组故障会导致整个系统瘫痪；冷 水机组进行备份的话，总造价就会高六、机房空调冷却方式分类Confidential29冷冻水来自冷水机组4、风冷
13、式双冷源空调优点：机器内具有二套不同方式的制冷系统，运行可靠性高缺点：机器结构复杂、机器造价高，安装施工复杂六、机房空调冷却方式分类Confidential305、水冷式FREE-COOLING空调运行过程:在夏季，FREE-COOLING阀门关闭，是个水冷循环的机器；冬季FREE- COOLING阀门打开，冷却水直接作为冷媒，进入蒸发器，进行制冷，无需启动 压缩机，类似冷冻水空调优点：在冬季可能节能缺点：机器结构复杂、机器造价高，安装施工复杂六、机房空调冷却方式分类Confidential316、风冷式FREE-COOLING空调夏季：运行如左图。压缩机 运行，空调为正常风冷机组冬季：运行如
14、右图。压缩机 系统停止工作，通过中间的 活动隔板改变方向，将室外 的新鲜冷空气直接引入机房 ，同时将室内的部分热风排 至室外六、机房空调冷却方式分类Confidential32AW-FCDHl风冷l干l冷水机组7、空调组合图六、机房空调冷却方式分类Confidential331、下送、上回风空调使用机房：具备架空地板、并且架空地板高 度300的机房优点：架空地板下部作为一个整体的静压箱 ，相对来说，送风过程中，送风比较均匀。 同时，由于地板的屏蔽作用，空调在运行过 程中，噪音相对会轻运行注意点：确保地板 下送风畅通，风路不畅，会影响空调运行七、机房空调送风方式分类Confidential342
15、、上送、前回风空调使用机房：不具备架空地板、或者架空 地板高度不够的机房使用方式：配套送风风帽或者送风风管 进行使用。从运行效果来讲，风管送风 能保证送风距离，达到较好的效果相对于下送风，上送风空调送风系统要 求较高的压头，机房运行的噪音也较大七、机房空调送风方式分类Confidential353、机架式空调 1）水平送风式使用机房：应用于高密度机 架进行局部制冷七、机房空调送风方式分类Confidential36使用机房：应用于高密度机 架进行局部制冷3、机架式空调 2）下送风式七、机房空调送风方式分类Confidential37应用：每台机架空调对应每个机架内的服务器，同时安装有备份机架式
16、空调3、机架式空调 3）下送风式空调应用七、机房空调送风方式分类Confidential384、空调送风辅助系统 1）机柜式辅助排风对于热量比较高的机架，在机柜上安装该系统，通过风机抽风的方式，强制增大经过服务器的空气流量，辅助服务器降温七、机房空调送风方式分类Confidential394、空调送风辅助系统 2）地板下辅助送风对于热量比较高的机架，在机柜地板下安装该系统，通过地板下辅助送风的方式，强制增大经过服务器的空气流量，辅助服务器降温七、机房空调送风方式分类Confidential401、机房空调温度控制过程：温湿度传感器探测到的实际回风温度空调设定的控制温度比较温度控制范围控制软件控
17、制导通压缩机控制接触器，压缩机启动，制冷系统开始工作；随着制冷系统的运行，实际回风温度逐渐接近设定温度，到达设定温度时，制冷系统停止工作。制冷系统停止工作后，回风温度再次逐渐上升，重复上述过程。八、机房空调运行过程Confidential412、机房空调湿度控制过程： 1）加湿过程温湿度传感器探测到的实际回风湿度空调设定的控制湿度比较低于设定点，并超过湿度控制范围控制软件控制导通加湿器控制接触器，加湿器电极通电，并借助水的导电性能，电极导通，水被加热，至沸腾，产生蒸汽，进入空调，并送入机房。加湿罐水位电极探测水位，低于一定程度，开启电磁上水阀，自动补水。随着加湿系统的运行，实际回风湿度逐渐接近
18、设定湿度，到达设定湿度时，加湿系统停止工作。加湿系统停止工作后，回风湿度再次逐渐下降，系统重复上述过程。八、机房空调运行过程Confidential422、机房空调湿度控制过程： 2）除湿过程温湿度传感器探测到的实际回风湿度比较高于设定点，并超过湿度控制范围空调设定的控制湿度除湿过程是经过压缩机运行过程进行的。减少蒸发面积除湿：控制软件控制除湿电磁阀关闭，同样量制冷剂经过蒸发面积减小，出风温度降低，大量的水被冷凝排出。(降低风量进行除湿：控制软件控制降低风机转速，经过蒸发器的风速下降，出风温度降低，大量的水被冷凝排除。）在除湿过程中，如果温度已经到达设定点，而湿度还未到，则压缩机继续运行，同时
19、启动电加热器进行温度补偿。随着除湿系统的运行，实际回风湿度逐渐接近设定湿度，到达设定湿度时，加湿系统停止工作。除湿系统停止工作后，回风湿度再次逐渐上升，系统重复上述过程。八、机房空调运行过程Confidential431、机房内热量的核算 机房热量来源： 1）围护结构传导热量(太阳辐射+临近房间传导）-Q1: 根据地区差异存在不同，通常进行估算：200-300 W/M2 2）IT设备运行过程中产生的热量（按最大量配置）-Q2: 以IT设备的功耗计算，通常情况下，所耗电能就是产生的热量，也可以按 UPS的满载功率进行计算 3）照明产生的热量-Q3：按20 W/M2 4）人员产生的热量-Q4：按每
20、人180W 5）新风导入带来的热量-Q5=G（h新风-h室内），（G：新风量，h：焓值） Q总热量=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5九、机房空调在机房中的配置Confidential442、机房内空调冷量配置 1）机房内所需的冷量=机房内热量 Q总冷量= Q总热量 2）在1）的基础上，再加上备份空调： 预留备份空调：一般13台备1，410台备1-2，1115 台备2-3(视单台冷量定） 3）冷量配置原则：尽量不考虑总冷量由1台机组负担，需要 多台空调共担，单台的冷量不宜太大。九、机房空调在机房中的配置Confidential453、机房内空调送风方式的选择 1）如果机房内安装有架空地板，且架空地板
21、高度300，考虑选用 下送风空调 2）如果机房内没有安装架空地板，或者架空架空地板高度不足以 保证送风通畅，则考虑选用上送风空调 上送风空调在使用时需要加装送风风帽，以保证空调送风方向 如果机房具备条件，上送风空调配合送风风道，空调运行效果 将优于风帽送风九、机房空调在机房中的配置Confidential464、机房内空调机型的选择 1）风冷型-如果空调具备室外机安装条件： 室内外机冷媒管总距离不超过30米 如果室外机安装位置位于室内机的上方，高度15米 如果室外机安装位置位于室内机的下方，高度5米 在具备上述条件，用户又没有特殊要求的情况下，首选风冷 型空调进行配置 如果不具备上述条件，用户
22、又希望使用风冷空调，则设法 创造条件，如搭建室外机安装平台，或者，将室外机进行 挂墙安装九、机房空调在机房中的配置Confidential474、机房内空调机型的选择 2）水冷型-如果空调不具备安装风冷型空调的条件 水冷型空调配套冷却水塔或干冷器运行，通过选择泵的型 号，解决风冷型空调内外机距离的问题 3）冷冻水型-如果用户规划配套冷水机组，或者大楼本身具 有冷水机组提供冷冻水 选用冷冻水型空调的优点为内机能耗低 4）其他机型-双冷源、free-cooling等作为特殊机型根据现 场情况和用户需要进行选择 九、机房空调在机房中的配置Confidential485、配置case举例 位于三楼50
23、0平米机房，安装架空地板400高度，外机安装于5楼屋顶，机房设备由100kva UPS(1+1)供电，新风量为10%，配置机房空调。冷量核算： Q1=500m2*250w/m2=125000w=125kw Q2=100kva*0.8=80kw Q3=500m2*20w/m2=10000w=10kw Q4=10人*180w/人=1800w=1.8kw Q5=(Q1+Q2+Q3+Q4)*10%=216.8*10%=21.7kw Q总=(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)=238.5kw需要配置空调的总冷量为238.5kw，空调单机冷量为60kw，则配置空调4台，同时考虑备机1台，该case配置空调为5
24、台。机型选择：由于case安装距离在风冷型空调范围之内，选择风冷型空调送风方式选择：具备架空地板，高度满足要求，选择下送风空调总结：本case选择风冷型、下送风机型，单机制冷量为60kw的空调5台 九、机房空调在机房中的配置Confidential496、空调在机房中的布局 根据经验；下送风最佳送风距离16米，通常情况下，空调布局位置为机 房的长边。 如果具备条件，进行冷池送、回风方式，效果会更佳九、机房空调在机房中的配置Confidential507、空调送风辅助系统的选用 如果机房中部分服务器热密度较高，通常的冷却方式不足以带 走热量，存在局部热点，考虑采用送风辅助系统解决问题8、机架式空调的选用 通过空调送风辅助系统，还不能解决局部热点的高密度机架， 选用机架式空调方式解决 九、机房空调在机房中的配置Confidential51精密空调精密空调精密空调精密空调精密空调精密空调精密空调精密空调9、局部高密度机房空调布局方案下送风精密空调辅助送风系统机架空调九、机房空调在机房中的配置Thank You!
