精密空調(diào)系統(tǒng)的設計是為了進行精確的溫度和濕度控制,精密空調(diào)系統(tǒng)具有高可靠性,保證系統(tǒng)終年連續(xù)運行,并且具有可維修性、組裝靈活性和冗余性,可以保證數(shù)據(jù)機房四季空調(diào)正常運行。而精密空調(diào)是指能夠充分滿足機房環(huán)境條件要求的機房專用精密空調(diào)機(也稱恒溫恒濕空調(diào)),是在近30年中逐漸發(fā)展起來的一個新機種。早期的機房使用舒適性空調(diào)機時,常常出現(xiàn)由于環(huán)境溫濕度參數(shù)控制不當而造成機房設備運行不穩(wěn)定,數(shù)據(jù)傳輸受干擾,出現(xiàn)靜電等問題。
1、顯熱量大
機房內(nèi)安裝的主機及外設、服務器、交換機、光端機等計算機設備以及動力保障設備,如UPS電源,均會以傳熱、對流、輻射的方式向機房內(nèi)散發(fā)熱量,這些熱量僅造成機房內(nèi)溫度的升高,屬于顯熱。一個服務器機柜散熱量在每小時幾千瓦到十幾千瓦,如果是安裝刀片式服務器,散熱量會高一些。大中型計算機房設備散熱量在400W/m2左右,裝機密度較高的數(shù)據(jù)中心可能會到600W/m2以上。機房內(nèi)顯熱比可高達95%。
2、潛熱量小
不改變機房內(nèi)的溫度,而只改變機房內(nèi)空氣含濕量,這部分熱量稱為潛熱。機房內(nèi)沒有散濕設備,潛熱主要來自工作人員及室外空氣,而大中型計算機機房一般采用人機分離的管理模式,機房圍護結構密封較好,新風一般也是經(jīng)過溫濕度預處理后進人機房,所以機房潛熱量較小。
3、風量大、焓差小
設備的熱量是通過傳導、輻射的方式傳遞到機房內(nèi),設備密集的區(qū)域發(fā)熱量集中,為使機房內(nèi)各區(qū)域溫濕度均勻,而且控制在允許的基數(shù)及波動范圍內(nèi),就需要有較大的風量將余熱量帶走。另外,機房內(nèi)潛熱量較少,一般不需要除濕,空氣經(jīng)過空調(diào)機蒸發(fā)器時不需要降至零點溫度以下,所以送風溫差及焓差要求較小,為將機房內(nèi)余熱帶走,就需要較大送風量。
4、不間斷運行、常年制冷
機房內(nèi)設備散熱屬于穩(wěn)態(tài)熱源,全年不間斷運行,這就需要有一套不間斷的空調(diào)保障系統(tǒng),在空調(diào)設備的電源供給方面也有較高的要求,不僅需要有雙路市電互投,而且對于保障重要計算機設備的空調(diào)系統(tǒng)還應有發(fā)電機組做后備電源。長期穩(wěn)態(tài)熱源造成即便在冬季機房內(nèi)也需要制冷,尤其是在南方地區(qū),更為突出。在北方地區(qū),如果冬季仍需制冷,在選擇空調(diào)機組時,需要考慮機組的冷凝壓力和其他相關問題,另外可增加室外冷空氣進風比例,以達到節(jié)能的目的。
5、靜壓箱送風
機房內(nèi)空調(diào)送回風通常不采用管道,而是利用高架地板下部或天花板上部的空間作為靜壓箱送回風,靜壓箱內(nèi)形成的穩(wěn)壓層可使送風均勻,使空間內(nèi)各點靜壓相等。
6、潔凈度要求高
電子計算機機房有嚴格的空氣潔凈度要求??諝庵械膲m埃、腐蝕性氣體等會嚴重損壞電子元器件的壽命,弓起接觸不良和短路等,因此要求機房專用空調(diào)能按相關標準對流通空氣進行除塵、過濾。另外,要向機房內(nèi)補充新風,保持機房內(nèi)的正壓。根據(jù)《電子計算機機房設計規(guī)范》規(guī)定,主機房內(nèi)的空氣含塵濃度,在靜態(tài)條件下測試,每升空氣中大于或等于0.5m的塵粒數(shù),應小于18000粒。主機房與其他房間、走廊間壓差不應小于4.9Pa,與室外靜壓差不應小于9.8Pa。
由于要與電子通信設備的冷卻方式相適應,機房的空調(diào)系統(tǒng)的送風回風方式是多種多樣的:有上送風、下送風,有上回風、下回風、側回風等,生產(chǎn)企業(yè)一般是利用標準化手段開發(fā)一系列機型,以滿足用戶的不同需要。
機房專用精密空調(diào)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,機房專用精密空調(diào)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),送入設備機柜內(nèi)。為此,機房專用精密空調(diào)應有足夠的風量把機房中的熱量帶走。采用這種送風形式可大大提高空調(diào)效率,同時還可以大幅度節(jié)省過去習慣的管道送風的工程費用,降低工程造價,使室內(nèi)布局美觀。這是機房理想的送風方式。當然,機房送風形式要與設備散熱形式一致。
精密空調(diào)的負荷一般要根據(jù)工藝房間的實際余熱余溫以及狀態(tài)的變化進行準確計算,但在條件不允許時也可計算,下面介紹兩種簡便的計算方法:
制冷量簡便計算方法:
方法一:功率及面積法
Qt=Q1 Q2
Qt總制冷量(kw)
Q1室內(nèi)設備負荷(=設備功率X0.8)
Q2環(huán)境熱負荷(=0.18KW/m2X機房面積)
方法二:面積法(當只知道面積時)
Qt=S x p
Qt總制冷量(kw)
S 機房面積(m2)
P 冷量估算指標
精密空調(diào)場所冷負荷估算指標:
·電信交換機、移動基站(350-450W/m2)
·金融機房(500-600W/m2)
·數(shù)據(jù)中心(600-800W/m2)
·計算機房、計費中心、控制中心、培訓中心(350-450W/m2)
·電子產(chǎn)品及儀表車間、精密加工車間(300-350W/m2)
·保準檢測室、校準中心(250-300W/m2)
·Ups 和電池室、動力機房(300-500W/m2)
·醫(yī)院和檢測室、生活培養(yǎng)室、潔凈室、實驗室(200-250W/m2)
·倉儲室(博物館、圖書館、檔案館、煙草、食品)(150-200W/m2)
UPS機房空調(diào)選項計算
1、BTU/小時= KCal×3.96
2、 KCal= KVA×860
3、BUT/小時= KVA(UPS容量)×860×3.96×(1-UPS效率) = KVA(UPS容量)×3400(1-UPS效率)
例:10KVA UPS一臺整機效率85%其散熱量計算如下:
10KVA×3400×(1-0.85)=5100 BTU/小時
1英熱單位/時(Btu/h)=0.293071瓦(W)
IDC機房空調(diào)選項計算公式:
Q=W×0.8×(0.7---0.95) {(80---200)×S}/1000.
Q為制冷量,單位KW;
W為設備功耗,單位KW;按用戶需求暫按110KW; 0.8為功率因數(shù); 0.7-0.95為發(fā)熱系數(shù),即有多少電能轉(zhuǎn)化為熱能;取0.7 80-200是每平方米的環(huán)境發(fā)熱量,單位是W; S為機房面積,單位是m2
根據(jù)不同情況確定制冷量
情況一(沒有對機房設備等情況考察之下)
數(shù)據(jù)室估算:在一個小型的金融機房中,數(shù)據(jù)設備室通常的面積小于50平方,在數(shù)據(jù)設備、機房的建筑熱量沒有確定下來之前,可以按照金融機房通用的估計方法進行機房空調(diào)制冷量的預估:500w~600w/m2 ,部分高容量機房達到800w/m2。
例如:數(shù)據(jù)室的面積為50 m2 ,則所需的制冷量約為:25kw。選用3臺單機制冷量8.6kw的DataMate空調(diào),外加一臺冗余機組,共4臺。當數(shù)據(jù)機房設備、維護結構確定后,對設備的發(fā)熱量、維護面積的熱量核算,調(diào)整空調(diào)的配置。電力室估算:電力室中主要的發(fā)熱量來之UPS、電源等設備,其熱容量較低,可以選擇兩臺單機制冷量為8.6kw的空調(diào)冗余布置 在一個中型的金融機房中,數(shù)據(jù)設備室通常的面積小于200平方,在數(shù)據(jù)設備、機房的建筑熱量沒有確定下來之前,可以按照金融機房通用的估計方法進行機房空調(diào)制冷量的預估:500w~600w/m2 ,部分高容量機房達到800w/m2。
例如:數(shù)據(jù)室的面積為200m2 ,則所需的制冷量約為:100kw。選用2臺單機制冷量58.4kw的PEX2060空調(diào),總制冷量為116.8kw,滿足要求。為保證設備的工作可靠性,增加一臺冗余機組,共3臺。當機房設備、維護結構確定后,對設備的發(fā)熱量、維護面積的熱量核算,調(diào)整空調(diào)的配置。電力室估算:電力室中主要的發(fā)熱量來之UPS、電源等設備,其熱容量較低,可以選擇2臺單機制冷量為19.1kw的PEX1020空調(diào)1+1冗余布置。
情況二(對機房設備等情況考察之下)
到達用戶機房場地情況了解機房面積多少,機房服務器數(shù)量多及多種路由器、交換機之類網(wǎng)絡產(chǎn)品,機房機柜集中,設備密度大,發(fā)熱量較集中而且偏大,中央空調(diào)和民用空調(diào)基于送風量、風速限制,整個機房溫度不夠均勻,溫、濕度控制精度不高。精密空調(diào)產(chǎn)品,補充冷量,加速空氣循環(huán),達到較好控制機房溫度、濕度、潔凈度的要求,為機房設備提供更好的運行環(huán)境。
按照空調(diào)設計中負荷計算的要求,精確空調(diào)負荷的確定方法如下:
1、機房主要熱量的來源
設備負荷(計算機及機柜熱負荷)、機房照明負荷、建筑維護結構負荷、補充的新風負荷、人員的散熱負荷等。
2、熱負荷分析:
(1)計算機設備熱負荷:Q1=860xPxη1η2η3 Kcal/h Q1:計算機設備熱負荷P:機房內(nèi)各種設備總功耗η1:同時使用系數(shù) η2:利用系數(shù),η3 :負荷工作均勻系數(shù)通常,η1η2η3取0.6—0.8之間,本設計考慮容量變化要求較小,取值為0.6。
(2)照明設備熱負荷:Q2=CxPKcal/hP:照明設備標定輸出功率C:每輸出1W放熱量Kcal/hw(白熾燈0.86口光燈1)根據(jù)國家標準《計算站場地技術要求》要求,機房照度應大于2001x,其功耗大約為20W/M2以后的計算中,照明功耗將以20 W/M2 為依據(jù)計算。
(3)人體熱負荷Q3=PxNKcal/hN:機房常有人員數(shù)量P:人體發(fā)熱量,輕體力工作人員熱負荷顯熱與潛熱之和,在室溫為21℃和24℃時均為102Kcal。
(4)圍護結構傳導熱Q4=KxFx(t1-t2) Kcal/hK:轉(zhuǎn)護結構導熱系統(tǒng)普通混凝土為1.4—1.5F:轉(zhuǎn)護結構面積t1:機房內(nèi)內(nèi)溫度℃t2:機房外的計算溫度℃在以后的計算中,t1-t2定為10℃計算。屋頂與地板根據(jù)修正系數(shù)0.4計算。
(5)新風熱負荷計算較為復雜,在此方案中,我們以空調(diào)本身的設備余量來平衡,不另外計算。
(6)其他熱負荷除上述熱負荷外,在工作中使用的示波器、電烙鐵、吸塵器等也將成為熱負荷,由于這些設備功耗小,只粗略根據(jù)其輸入功率與熱功當量之積計算。Q5=860xP2、機房總的熱符合Q=Q1 Q2 Q3 Q4 Q5
3、機房風量計算
根據(jù)標準機房空調(diào)選型風量計算是,風量除以房間體積等于每小時送風循環(huán)次數(shù),一般選循環(huán)次數(shù)為30--40次最好,這就是機房要求的大風量小焓差特殊性,但是在選循環(huán)次數(shù)時注意考慮到地板下面有線槽等阻礙送風速度所以實際循環(huán)次數(shù)比算得循環(huán)值偏小,循環(huán)次數(shù)多了不容易出現(xiàn)局部過熱對散熱有好處,近年為了節(jié)能,機房要求更高,也有地板下采用風道送風。或者不采用風道,但可以加一個封閉件同樣也能達到節(jié)能效果!
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