機(jī)房精密空調(diào)所有知識(shí)點(diǎn),看完你就明白了
機(jī)房精密空調(diào)機(jī)廣泛適用于計(jì)算機(jī)機(jī)房、程控交換機(jī)機(jī)房、衛(wèi)星移動(dòng)通訊站、大型醫(yī)療設(shè)備室、實(shí)驗(yàn)室、測(cè)試室、精密電子儀器生產(chǎn)車間等高精密環(huán)境,這樣的環(huán)境對(duì)空氣的溫度、濕度、潔凈度、氣流分布等各項(xiàng)指標(biāo)有很高的要求,必須由每年365天、每天24 小時(shí)安全可靠運(yùn)行的專用機(jī)房精密空調(diào)設(shè)備來保障。機(jī)房精密空調(diào)的設(shè)計(jì)需要全面考慮各種可能發(fā)生的因素,以下將詳細(xì)討論。
機(jī)房專用精密空調(diào)特點(diǎn)
(1)大風(fēng)量、小焓差
與相同制冷量的舒適性空調(diào)機(jī)相比,機(jī)房專用空調(diào)機(jī)的循環(huán)風(fēng)量約大一倍,相應(yīng)的焓差只有一半,機(jī)房專用空調(diào)機(jī)運(yùn)行時(shí)通常不需要除濕,循環(huán)風(fēng)量較大將使得機(jī)組在空氣露點(diǎn)以上運(yùn)行,不必要像舒適性空調(diào)機(jī)那樣為應(yīng)付濕負(fù)荷而不得不使空氣冷卻到露點(diǎn)以下,故機(jī)組可以通過提高制冷劑的蒸發(fā)溫度提高機(jī)組運(yùn)行的熱效率,從而提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。同樣,機(jī)房要求溫濕度指標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定,較大的循環(huán)風(fēng)量將有利于穩(wěn)定機(jī)房的溫濕度指標(biāo),顯然,在制冷量一定的情況下,風(fēng)量的增大將導(dǎo)致焓差的減少,因而通常機(jī)組只能在顯熱比相當(dāng)高的工況下運(yùn)行,這恰恰與機(jī)房的負(fù)荷特點(diǎn)相適應(yīng)。
(2)機(jī)房的熱負(fù)荷變化幅度較大
通常要在10%~20%之間變動(dòng),這是由于主機(jī)設(shè)備所處的工作狀態(tài)不同,消耗的功耗不同所造成的。因此,機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)必須能夠適應(yīng)這種負(fù)荷的變化,以使電子元器件工作在所要求的環(huán)境條件之中,保證電路性能的可靠性。
(3)送回風(fēng)方式多樣
由于要與電子通信設(shè)備的冷卻方式相適應(yīng),機(jī)房的空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)回風(fēng)方式是多種多樣的:有上送風(fēng)、下送風(fēng),有上回風(fēng)、下回風(fēng)、側(cè)回風(fēng)等,生產(chǎn)企業(yè)一般是利用標(biāo)準(zhǔn)化手段開發(fā)一系列機(jī)型,以滿足用戶的不同需要。
機(jī)房專用空調(diào)機(jī)送風(fēng)形式多為上送下回和下送上回式。機(jī)房中鋪設(shè)防靜電活動(dòng)地板,機(jī)房專用空調(diào)采用下送上回式送風(fēng),使冷氣直接進(jìn)入活動(dòng)地板下,這樣使地板下形成靜壓箱,然后通過地板送風(fēng)口,把冷氣均勻地送入機(jī)房內(nèi),送入設(shè)備機(jī)柜內(nèi)。為此,機(jī)房專用空調(diào)應(yīng)有足夠的風(fēng)量把機(jī)房中的熱量帶走。采用這種送風(fēng)形式可大大提高空調(diào)效率,同時(shí)還可以大幅度節(jié)省過去習(xí)慣的管道送風(fēng)的工程費(fèi)用,降低工程造價(jià),使室內(nèi)布局美觀。這是機(jī)房理想的送風(fēng)方式。當(dāng)然,機(jī)房送風(fēng)形式要與設(shè)備散熱形式一致。
(4)過濾
通常標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)組中,空氣過濾器均采用粗、中效過濾,而在一些進(jìn)口的特型機(jī)組中,從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用預(yù)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(shù)室等就選用亞高效過濾器)。只要用戶要求,過濾系統(tǒng)可以很方便地以更換過濾器或者增加過濾器的方式進(jìn)行升級(jí)。一般A級(jí)潔凈要求使用高效或亞高效過濾器,B級(jí)潔凈要求使用亞高效或中效過濾器,即使是C級(jí)潔凈要求也應(yīng)該使用中效過濾器。然而,舒適性空調(diào)機(jī)以及常規(guī)的恒溫恒濕空調(diào)機(jī)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(fēng)機(jī)、加大風(fēng)壓,以免空調(diào)機(jī)因安裝了高效或亞高效過濾器而使送風(fēng)能力大幅度下降。
(5)可靠性較高
針對(duì)機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)高可靠性的要求,機(jī)房專用空調(diào)機(jī)在結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造以及空調(diào)系統(tǒng)組成等方面都必須相應(yīng)采取一系列措施,例如設(shè)置后備機(jī)組或后備控制單元,微機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行診斷,實(shí)時(shí)對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)或?qū)⒁霈F(xiàn)的故障發(fā)出報(bào)警,自動(dòng)用后備機(jī)組或后備控制單元切換故障機(jī)組或故障單元。眾所周知,機(jī)房專用空調(diào)的控制系統(tǒng)功能比舒適性空調(diào)完善得多。
(6)全年制冷運(yùn)行
無論是大、中型計(jì)算機(jī),還是程控交換機(jī),都要求空調(diào)機(jī)全年制冷運(yùn)行。而冬季的制冷運(yùn)行要解決穩(wěn)定冷凝壓力和其它相關(guān)的問題。多數(shù)機(jī)房專用空調(diào)機(jī)能在室外氣溫降至-15℃時(shí)仍能制冷運(yùn)行,而采用乙二醇制冷機(jī)組,可在室外氣溫降至-45℃時(shí)仍能制冷運(yùn)行。與此形成鮮明對(duì)比的是舒適性空調(diào)機(jī)或常規(guī)恒溫恒濕機(jī),在此種條件下,根本無法工作。
(7)使用壽命
一般機(jī)房專用空調(diào)廠家的設(shè)計(jì)壽命是最低是10年,連續(xù)運(yùn)行時(shí)間是86400小時(shí),平均無故率達(dá)到25000小時(shí),實(shí)際運(yùn)用過程中,機(jī)房專用空調(diào)可運(yùn)行15年。
根據(jù)國家家電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),舒適性空調(diào)機(jī)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)壽命每年按運(yùn)行半年計(jì)算,為3年時(shí)間,無連續(xù)運(yùn)行時(shí)間指標(biāo),平均無故障時(shí)間5000小時(shí),只適合于間斷運(yùn)行,在實(shí)際使用過程中,舒適性空調(diào)機(jī)可連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間為3~5年,比機(jī)房專用空調(diào)相差3倍。
機(jī)房專用空調(diào)機(jī)選型依據(jù)
為了確定空調(diào)機(jī)的容量,以滿足機(jī)房溫度、濕度、潔凈度和送風(fēng)速度的要求(簡稱四度要求)。必須首先計(jì)算機(jī)房的熱負(fù)荷。
機(jī)房的熱負(fù)荷主要來自兩個(gè)方面:
其一是機(jī)房內(nèi)部產(chǎn)生的熱量,它包括:室內(nèi)計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備的發(fā)熱量,機(jī)房輔助設(shè)施和機(jī)房設(shè)備的發(fā)熱量(電熱、蒸氣水溫及其它發(fā)熱體)。這些發(fā)熱量顯熱大、潛熱小;照明發(fā)熱(顯熱);工作人員的發(fā)熱(顯熱小、潛熱大);由于水分蒸發(fā)、凝結(jié)產(chǎn)生的熱量(潛熱)。
其二是機(jī)房外部產(chǎn)生的熱量,它包括:
傳導(dǎo)熱,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(jī)房的熱量(顯熱);
放射熱(也稱輻射熱),由于太陽照射從玻璃窗直接進(jìn)入房間的熱量(顯熱);
對(duì)流產(chǎn)生的熱量,從門窗等縫隙侵入的高溫室外空氣(也包含水蒸氣)所產(chǎn)生的熱量(顯熱、潛熱);
為了使室內(nèi)工作人員減少疲勞和有利于人體健康而引入的新鮮空氣所產(chǎn)生的熱量(包括顯熱和潛熱)。
總之,人體放出的熱量、縫隙風(fēng)侵入的熱量和換氣帶進(jìn)的熱量,不僅使室溫升高,也會(huì)增加室內(nèi)的含濕量,因此需要除濕。這部分熱負(fù)荷稱為潛熱負(fù)荷,而機(jī)房內(nèi)所有設(shè)備散發(fā)的熱量只是室內(nèi)的溫度升高,這種熱負(fù)荷稱為顯熱負(fù)荷。與一般賓館、辦公室、會(huì)議室等潛熱占有相當(dāng)大比例所不同的是,計(jì)算機(jī)、程控機(jī)機(jī)房內(nèi)的熱負(fù)荷是以顯熱負(fù)荷為主。因此對(duì)于熱負(fù)荷狀況不同的場合應(yīng)選用不同類型的空調(diào)機(jī)。通常用顯熱比(SFH)作為空調(diào)機(jī)的重要指標(biāo)。
熱負(fù)荷計(jì)算
計(jì)算機(jī)房空調(diào)負(fù)荷,主要來自計(jì)算機(jī)設(shè)備、外部設(shè)備及機(jī)房設(shè)備的發(fā)熱量,大約占總熱量的80%以上,其次是照明熱、傳導(dǎo)熱、輻射熱等,這幾項(xiàng)計(jì)算方法與一般空調(diào)房間負(fù)荷計(jì)算相同。計(jì)算機(jī)制造商,一般能提供設(shè)備發(fā)熱量的具體數(shù)值。否則根據(jù)計(jì)算機(jī)的耗電量計(jì)算其發(fā)熱量。
a.外部設(shè)備發(fā)熱量計(jì)算
Q=860N¢(kcal/h)
式中:N:用電量(kW);¢:同時(shí)使用系數(shù)(0.2~0.5);860:功的熱當(dāng)量,即lkW電能全部轉(zhuǎn)化為熱能所產(chǎn)生的熱量。
b.主機(jī)發(fā)熱量計(jì)算
Q=860×P×h1×h2×h3
式中,P:總功率(kW);
h1:同時(shí)使用系數(shù);
h2:利用系數(shù);
h3:負(fù)荷工作均勻系數(shù)。
機(jī)房內(nèi)各種設(shè)備的總功率,應(yīng)以機(jī)房內(nèi)設(shè)備的最大功耗為準(zhǔn),但這些功耗并未全部轉(zhuǎn)換成熱量,因此,必須用以上三種系數(shù)來修正,這些系數(shù)又與計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、用途、工作狀態(tài)及所用電子元件有關(guān)??傁禂?shù)一般取0.6~0.8之間為好。(此為參考值,請(qǐng)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算)
c.照明設(shè)備熱負(fù)荷計(jì)算
機(jī)房照明設(shè)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(shè)備等所吸收而變成熱。照明設(shè)備的熱負(fù)荷計(jì)算如下:
Q=C×Pkcal/h
式中,P:照明設(shè)備的標(biāo)稱額定輸出功率(W);
C:每輸出lW的熱量(kcal/hW),通常自熾燈0.86,日光燈1.0.
d.人體發(fā)熱量
人體內(nèi)的熱是通過皮膚和呼吸器官放出來的,這種熱因含有水蒸汽,其熱負(fù)荷應(yīng)是顯熱和潛熱負(fù)荷之和。
人體發(fā)出的熱隨工作狀態(tài)而異。機(jī)房中工作人員可按輕體力工作處理。當(dāng)室溫為24℃時(shí),其顯熱負(fù)荷為56cal,潛熱負(fù)荷為46cal;當(dāng)室溫為21℃時(shí),其顯熱負(fù)荷為65cal,潛熱負(fù)荷為37ca1.在兩種情況下,其總熱負(fù)荷均為102cal.
e.圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)熱
通過機(jī)房屋頂、墻壁、隔斷等圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)入機(jī)房的傳導(dǎo)熱是一個(gè)與季節(jié)、時(shí)間、地理位置和太陽的照射角度等有關(guān)的量。因此,要準(zhǔn)確地求出這樣的量是很復(fù)雜的問題。
當(dāng)室內(nèi)外空氣溫度保持一定的穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),由平面形狀墻壁傳入機(jī)房的熱量可按下式計(jì)算:
Q=KF(t1-t2)kcal/h
式中,K:圍護(hù)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)(kcal/m2h℃);
F:圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積(m2);
t1:機(jī)房內(nèi)溫度
t2:機(jī)房外的計(jì)算溫度(℃)。
當(dāng)計(jì)算不與室外空氣直接接觸的圍護(hù)結(jié)構(gòu)如隔斷等時(shí),室內(nèi)外計(jì)算溫度差應(yīng)乘以修正系數(shù),其值通常取0.4~0.7.
f.從玻璃透入的太陽輻射熱
當(dāng)玻璃受陽光照射時(shí),一部分被反射、一部分被玻璃吸收,剩下透過玻璃射入機(jī)房轉(zhuǎn)化為熱。被玻璃吸收的熱使玻璃溫度升高,其中一部分通過對(duì)流進(jìn)入機(jī)房也成為熱負(fù)荷。
透過玻璃進(jìn)入室內(nèi)的熱量可按下式計(jì)算:
Q=KFq(kcal/h)
式中,K:太陽輻射熱的透入系數(shù);
F:玻璃窗的面積(m2);
q:透過玻璃窗進(jìn)入的太陽輻射熱強(qiáng)度(kcal/m2h)。
透入系數(shù)K值取決于窗戶的種類,通常取0.36~0.4.
太陽輻射熱強(qiáng)度q隨緯度、季節(jié)和時(shí)間而不同,又隨太陽照射角度而變化。具體數(shù)值請(qǐng)參考當(dāng)?shù)貧庀筚Y料。
g.換氣及室外侵入的熱負(fù)荷
為了給在計(jì)算機(jī)房內(nèi)工作人員不斷補(bǔ)充新鮮空氣,以及用換氣來維持機(jī)房的正壓,需要通過空調(diào)設(shè)備的新風(fēng)口向機(jī)房送入室外的新鮮空氣,這些新鮮空氣也將成為熱負(fù)荷。通過門、窗縫隙和開關(guān)而侵入的室外空氣量,隨機(jī)房的密封程度,人的出入次數(shù)和室外的風(fēng)速而改變。這種熱負(fù)荷通常都很小,如需要,可將其拆算為房間的換氣量來確定熱負(fù)荷。
h.其它熱負(fù)荷
在機(jī)房中,除上述熱負(fù)荷外,在工作中使用示被器、電烙鐵、吸塵器等都將成為熱負(fù)荷。由于這些設(shè)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(dāng)量之積來計(jì)算。此外,機(jī)房內(nèi)使用大量的傳輸電纜,也是發(fā)熱體。其計(jì)算如下:
Q=860Pl(kcal/h)
式中,860:功的熱當(dāng)量(kca1/h);
P:每米電纜的功耗(W);l:電纜的長度(m)。
總之,機(jī)房熱負(fù)荷應(yīng)由上述a—h各項(xiàng)熱負(fù)荷之和來確定。
概略計(jì)算
在機(jī)房初始設(shè)計(jì)階段,為了較快的選定空調(diào)機(jī)的容量,可采用此方法:
1、以單位面積估算
計(jì)算機(jī)房(包括程控交換機(jī)房):
樓層較高時(shí),250~300kcal/m2h
樓層較低時(shí),150~250kcal/m2h(根據(jù)設(shè)備的密度作適當(dāng)?shù)脑鰷p)
辦公室(值班室):90kcal/m2h
2、以機(jī)柜數(shù)量估算
一般按照每機(jī)柜2.5~4KW計(jì)算。
3、機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)量
按下述三項(xiàng)中取其中的最大一項(xiàng):
1、按機(jī)房人員取40m3/h.p
2、維持機(jī)房室內(nèi)正壓所需的風(fēng)量
3、取機(jī)房空調(diào)總風(fēng)量的5%
地板送風(fēng)口風(fēng)速:1.5~2.0m/s
地板送風(fēng)口總開孔面積占地板面積的0.6%
常用熱功單位換算
1、壓力換算1巴(bar)≈1公斤力/厘米2(at)≈1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)≈105帕斯卡(pa)
2、冷量換算
1匹(PS)=2500大卡(kcal/h)
1千瓦(kw)=860大卡(kcal/h)
1匹(PS)=2.9千瓦(kw)
1冷噸=3024大卡(kcal/h)
1BTU/h=0.2519大卡(kcal/h)
GB50174-2008的相關(guān)規(guī)定(2009年6月1日實(shí)施)
四、精密空調(diào)安裝
運(yùn)維團(tuán)隊(duì)接手?jǐn)?shù)據(jù)中心,絕不是等數(shù)據(jù)中心建設(shè)完成后才開始,應(yīng)該盡早參與到數(shù)據(jù)中心的前期建設(shè)全過程中,包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)、供應(yīng)商和產(chǎn)品選型、建造部署、驗(yàn)證測(cè)試和移交。
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