解决方案
如何为机房精密空调设计、选型、安装、维保

机房环境要求开机时电子计算机机房内的温湿度

开机时主机房的温湿度应执行A 级,基本工作间可根据设备要求按A、B两级执行。其它辅助房间应按工艺要求确定。

主机房内的空气含尘浓度,在静态条件下测试,每升空气大于或等于0.5μm的尘粒数,应少于18000粒。

主机房区的噪声声压级小于68分贝;

主机房内要维持正压,与室外压差大于9.8帕;

送风速度不小于3米/秒;

为使机房能达到上述要求,应采用精密空调机组才能满足要求。

机房专用精密空调特点

一、大风量、小焓差

与相同制冷量的舒适性空调机相比,机房专用空调机的循环风量约大一倍,相应的焓差只有一半,机房专用空调机运行时通常不需要除湿,循环风量较大将使得机组在空气露点以上运行,不必要像舒适性空调机那样为应付湿负荷而不得不使空气冷却到露点以下,故机组可以通过提高制冷剂的蒸发温度提高机组运行的热效率,从而提高运行的经济性。同样,机房要求温湿度指标相对稳定,较大的循环风量将有利于稳定机房的温湿度指标,显然,在制冷量一定的情况下,风量的增大将导致焓差的减少,因而通常机组只能在显热比相当高的工况下运行,这恰恰与机房的负荷特点相适应。


二、机房的热负荷变化幅度较大

通常要在10%~20%之间变动,这是由于主机设备所处的工作状态不同,消耗的功耗不同所造成的。因此,机房空调系统必须能够适应这种负荷的变化,以使电子元器件工作在所要求的环境条件之中,保证电路性能的可靠性。

三、送回风方式多样(详见暖通南社发布《了解机房精密空调及其选型步骤》

由于要与电子通信设备的冷却方式相适应,机房的空调系统的送风回风方式是多种多样的:有上送风、下送风,有上回风、下回风、侧回风等,生产企业一般是利用标准化手段开发一系列机型,以满足用户的不同需要。

机房专用空调机送风形式多为上送下回和下送上回式。机房中铺设防静电活动地板,机房专用空调采用下送上回式送风,使冷气直接进入活动地板下,这样使地板下形成静压箱,然后通过地板送风口,把冷气均匀地送入机房内,送入设备机柜内。为此,机房专用空调应有足够的风量把机房中的热量带走。采用这种送风形式可大大提高空调效率,同时还可以大幅度节省过去习惯的管道送风的工程费用,降低工程造价,使室内布局美观。这是机房理想的送风方式。当然,机房送风形式要与设备散热形式一致。


四、过滤

通常标准型机组中,空气过滤器均采用粗、中效过滤,而在一些进口的特型机组中,从结构设计上采用预留亚高效过滤器或高效过滤器的安装位置,根据用户需求选用(如净化手术室等就选用亚高效过滤器)。只要用户要求,过滤系统可以很方便地以更换过滤器或者增加过滤器的方式进行升级。一般A级洁净要求使用高效或亚高效过滤器,B级洁净要求使用亚高效或中效过滤器,即使是C级洁净要求也应该使用中效过滤器。然而,舒适性空调机以及常规的恒温恒湿空调机一般只有初效过滤器,如果需要提高过滤效率,也只能是改装,而且往往还需增加风机、加大风压,以免空调机因安装了高效或亚高效过滤器而使送风能力大幅度下降。

五、可靠性较高

针对机房空调系统高可靠性的要求,机房专用空调机在结构与控制系统设计和制造以及空调系统组成等方面都必须相应采取一系列措施,例如设置后备机组或后备控制单元,微机控制系统自动对机组运行状态进行诊断,实时对已经出现或将要出现的故障发出报警,自动用后备机组或后备控制单元切换故障机组或故障单元。众所周知,机房专用空调的控制系统功能比舒适性空调完善得多。

控制系统的性能与空调系统技术经济性能密切相关。

不少机房专用空调机生产企业专门开发一系列的控制器作为空调系统的组成部分。采用电子控制器或微机控制已经十分普遍,有些企业已经把模糊控制技术应用在计算机房专用空调系统中。


六、全年制冷运行

无论是大、中型计算机,还是程控交换机,都要求空调机全年制冷运行。而冬季的制冷运行要解决稳定冷凝压力和其它相关的问题。多数机房专用空调机能在室外气温降至-15℃时仍能制冷运行,而采用乙二醇制冷机组,可在室外气温降至-45℃时仍能制冷运行。与此形成鲜明对比的是舒适性空调机或常规恒温恒湿机,在此种条件下,根本无法工作。

七、使用寿命

一般机房专用空调厂家的设计寿命是最低是10年,连续运行时间是86400小时,平均无故率达到25000小时,实际运用过程中,机房专用空调可运行15年。

根据国家家电行业标准,舒适性空调机的基础设计寿命每年按运行半年计算,为3年时间,无连续运行时间指标,平均无故障时间5000小时,只适合于间断运行,在实际使用过程中,舒适性空调机可连续运行的时间为3~5年,比机房专用空调相差3倍。

机房专用空调机选型依据

为了确定空调机的容量,以满足机房温度、湿度、洁净度和送风速度的要求(简称四度要求)。必须首先计算机房的热负荷。

机房的热负荷主要来自两个方面:

其一是机房内部产生的热量,它包括:室内计算机及外部设备的发热量,机房辅助设施和机房设备的发热量(电热、蒸气水温及其它发热体)。这些发热量显热大、潜热小;照明发热(显热);工作人员的发热(显热小、潜热大);由于水分蒸发、凝结产生的热量(潜热)。

其二是机房外部产生的热量,它包括:

传导热,过建筑物本体侵入的热量,如从墙壁、屋顶、隔断和地面传入机房的热量(显热);

放射热(也称辐射热),由于太阳照射从玻璃窗直接进入房间的热量(显热);

对流产生的热量,从门窗等缝隙侵入的高温室外空气(也包含水蒸气)所产生的热量(显热、潜热);

为了使室内工作人员减少疲劳和有利于人体健康而引入的新鲜空气所产生的热量(包括显热和潜热)。

总之,人体放出的热量、缝隙风侵入的热量和换气带进的热量,不仅使室温升高,也会增加室内的含湿量,因此需要除湿。这部分热负荷称为潜热负荷,而机房内所有设备散发的热量只是室内的温度升高,这种热负荷称为显热负荷。与一般宾馆、办公室、会议室等潜热占有相当大比例所不同的是,计算机、程控机机房内的热负荷是以显热负荷为主。因此对于热负荷状况不同的场合应选用不同类型的空调机。通常用显热比(SFH)作为空调机的重要指标。


热负荷计算

计算机房空调负荷,主要来自计算机设备、外部设备及机房设备的发热量,大约占总热量的80%以上,其次是照明热、传导热、辐射热等,这几项计算方法与一般空调房间负荷计算相同。计算机制造商,一般能提供设备发热量的具体数值。否则根据计算机的耗电量计算其发热量。

a. 外部设备发热量计算

Q=860N¢(kcal/h)

式中:N:用电量(kW);¢:同时使用系数(0.2~0.5); 860:功的热当量,即l kW电能全部转化为热能所产生的热量。

b. 主机发热量计算 Q=860× P× h 1×h 2 ×h 3

式中,P:总功率(kW);

h 1:同时使用系数;

h 2:利用系数;

h 3:负荷工作均匀系数。

机房内各种设备的总功率,应以机房内设备的最大功耗为准,但这些功耗并未全部转换成热量,因此,必须用以上三种系数来修正,这些系数又与计算机的系统结构、功能、用途、工作状态及所用电子元件有关。总系数一般取0.6~0.8之间为好。(此为参考值,请根据项目实际情况进行计算)

c. 照明设备热负荷计算

机房照明设备的耗电量,一部分变成光,一部分变成热。变成光的部分也因被建筑物和设备等所吸收而变成热。照明设备的热负荷计算如下:

Q=C×P kcal/h

式中, P:照明设备的标称额定输出功率(W);

C:每输出l W的热量(kcal/h W),通常自炽灯0.86,日光灯1.0.

d. 人体发热量

人体内的热是通过皮肤和呼吸器官放出来的,这种热因含有水蒸汽,其热负荷应是显热和潜热负荷之和。

人体发出的热随工作状态而异。机房中工作人员可按轻体力工作处理。当室温为24℃时,其显热负荷为56cal,潜热负荷为46cal;当室温为21℃时,其显热负荷为65cal,潜热负荷为37ca1.在两种情况下,其总热负荷均为102cal.

e. 围护结构的传导热

通过机房屋顶、墙壁、隔断等围护结构进入机房的传导热是一个与季节、时间、地理位置和太阳的照射角度等有关的量。因此,要准确地求出这样的量是很复杂的问题。

当室内外空气温度保持一定的稳定状态时,由平面形状墙壁传入机房的热量可按下式计算:

Q=KF(t1-t2) kcal/h

式中, K:围护结构的导热系数(kcal/m2h℃);

F:围护结构面积(m2);

t1:机房内温度

t2:机房外的计算温度(℃)。

当计算不与室外空气直接接触的围护结构如隔断等时,室内外计算温度差应乘以修正系数,其值通常取0.4~0.7.

f. 从玻璃透入的太阳辐射热

当玻璃受阳光照射时,一部分被反射、一部分被玻璃吸收,剩下透过玻璃射入机房转化为热。被玻璃吸收的热使玻璃温度升高,其中一部分通过对流进入机房也成为热负荷。

透过玻璃进入室内的热量可按下式计算:

Q=KFq (kcal/h )

式中, K:太阳辐射热的透入系数;

F:玻璃窗的面积(m2);

q:透过玻璃窗进入的太阳辐射热强度(kcal/m2h)。

透入系数K值取决于窗户的种类,通常取0.36~0.4.

太阳辐射热强度q随纬度、季节和时间而不同,又随太阳照射角度而变化。具体数值请参考当地气象资料。

g. 换气及室外侵入的热负荷

为了给在计算机房内工作人员不断补充新鲜空气,以及用换气来维持机房的正压,需要通过空调设备的新风口向机房送入室外的新鲜空气,这些新鲜空气也将成为热负荷。通过门、窗缝隙和开关而侵入的室外空气量,随机房的密封程度,人的出入次数和室外的风速而改变。这种热负荷通常都很小,如需要,可将其拆算为房间的换气量来确定热负荷。


h. 其它热负荷

在机房中,除上述热负荷外,在工作中使用示被器、电烙铁、吸尘器等都将成为热负荷。由于这些设备的功耗一般都较小,可粗略按其额定输入功率与功的热当量之积来计算。此外,机房内使用大量的传输电缆,也是发热体。其计算如下:

Q=860 Pl (kcal/h)

式中, 860:功的热当量(kca1/h);

P:每米电缆的功耗(W); l:电缆的长度(m)。

总之,机房热负荷应由上述a—h各项热负荷之和来确定。

概略计算

在机房初始设计阶段,为了较快的选定空调机的容量,可采用此方法:

一、以单位面积估算

计算机房(包括程控交换机房):

楼层较高时,250~300kcal/m2h

楼层较低时,150~250kcal/m2h(根据设备的密度作适当的增减)

办公室(值班室):90kcal/m2h

二、以机柜数量估算

一般按照每机柜 2.5~4KW计算。

三、机房空调系统新风量

按下述三项中取其中的最大一项:

1、按机房人员取40m3/h.p

2、维持机房室内正压所需的风量

3、取机房空调总风量的5%

地板送风口风速:1.5~2.0m/s

地板送风口总开孔面积占地板面积的0.6%

常用热功单位换算

1、压力换算1巴(bar)≈1公斤力/厘米2(at)≈1标准大气压(atm)≈105帕斯卡(pa)

2、冷量换算

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冷吨=3024大卡(kcal/h)

1BTU/h=0.2519大卡(kcal/h)

GB50174-2008的相关规定(2009年6月1日实施)


四、空气调节

4.1一般规定

4.1.1 电子信息系统机房中的主机房、支持区和辅助房间的空气调节系统应根据电子信息系统机房的等级,按照附录1 的标准执行。

4.1.2 与其它功能用房共建于同一建筑内的电子信息系统机房,宜设置独立的空调系统。

4.1.3 主机房与其它房间的空调参数不同时,宜分别设置空调系统。

4.1.4 电子信息系统机房的空调设计,除应符合本规范外,尚应符合现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019)的有关规定。

4.2 热负荷计算

4.2.1 电子信息设备和其它设备的散热量应按产品的技术数据进行计算。

4.2.2 电子信息系统机房空调系统的热湿负荷应包括下列内容:

1 机房内设备的散热;

2 建筑围护结构的传热;

3 太阳辐射热;

4 人体散热、散湿;

5 照明装置散热;

6 新风负荷。

4.3 气流组织

4.3.1 电子信息系统机房空调房间的气流组织,应根据设备对空调系统的要求,设备本身的冷却方式、设备布置方式、布置密度、设备发热量以及房间温度、湿度、室内风速、防尘、消声等要求,并结合建筑条件综合考虑。

4.3.2 气流组织形式应按所安装设备对空调系统气流组织形式要求确定,当未提出明确要求时,可按表7.3.2选用。

4.3.3对设备热密度大、设备发热量大或机柜高度大于1.8m,且热负荷大的主机房,宜采用活动地板下送风、上回风方式。

4.3.4 采用活动地板下作为静压箱时,出风口风速不应大于3m/s .

气流组织、风口及送风温差下表

4.4 系统设计

4.4.1 电子信息系统机房要求空调的房间宜集中布置,室内温、湿度要求相近的房间,宜相邻布置。

4.4.2 主机房采暖散热器的设置应根据电子信息系统机房的等级,按照附录1 的标准执行。如设置采暖散热器,应有检测报警措施,并装设切断阀,漏水时自动自动切断给水。

4.4.3 电子信息系统机房的风管及管道的保温、消声材料和粘结剂,应选用非燃烧材料或难燃B1 级材料。冷表面需作隔气保温处理。

4.4.4 采用活动地板下送风时,活动地板下的空间应考虑线槽及消防管线等所占用的空间。

4.4.5 风管不宜穿过防火墙和变形缝。如必须穿过时,应在穿过防火墙处设防火阀;穿过变形缝处,应在两侧设防火阀。防火阀应既可手动又能自动。

4.4.6 空调系统噪音超过本规范5.2.1条的规定时,应采取降噪措施。

4.4.7 主机房宜维持正压。主机房与其它房间、走廊间的压差不宜小于4.9Pa,与室外静压差不宜小于9.8Pa.

4.4.8 空调系统的新风量应取下列二项中的最大值:

1 按工作人员计算,每人40m3/h .

2 维持室内正压所需风量。

4.4.9 主机房内空调系统用循环机组宜设初、中效两级过滤器。新风系统或全空气系统应设初、中效空气过滤器。末级过滤装置宜设在正压端。

4.4.10 北方地区冬季需送冷风时,宜利用室外冷空气作为冷源。

4.4.11 电子信息系统机房空气调节控制装置应满足电子信息系统机房对温度、湿度及防尘对正压的要求。

4.4.12 使用大量新风的空调系统,应设置排风出口,且应满足新风量变化的需要。

4.4.13 打印室等易对空气造成二次污染的房间,宜单独设置空调系统,当与其他房间共用一套空调系统时,打印室不应设置回风口,应采用排风的方式保持室内压力平衡。

4.4.14 分体式空调机的室内机组可安装于空调机房内,也可根据机房布置要求,安装于主机房内。

4.4.15 下送风的空调、恒温恒湿空调机,应安装于机架上,并在空调机与机架之间加隔震垫,且在机架上加装导流板。

4.4.16 大型机房空调系统宜采用冷水机组空调系统,冷源采用水冷方式。


4.5 设备选择

4.5.1 空调设备的选用应符合运行可靠、经济、节能和环保的原则。

4.5.2 空调系统和设备选择应根据计算机类型、机房面积、发热量及对温、湿度和空气含尘浓度的要求综合考虑。

4.5.3 在北方地区,空调系统采用水冷机组时,冬季应对冷却水系统采取防冻措施。

4.5.4 空调和制冷设备宜选用高效、低噪声、低震动的设备。

4.5.5 单台空调制冷设备的制冷能力,应留有15%一20%的余量。

4.5 .6 选用恒温恒湿空调机时,空调机宜带有通信接口,显示屏宜为汉字显示。

4.5.7 选用的空调设备,其空气过滤器、加湿设备,应便于清洗和更换,设备安装应留有相应的维修空间。

精密空调安装

一、机组接收

1、设备开箱后要检查设备的规格、型号及所带的备件是否与合同的装箱单相符;

2、风冷型空调室内机、室外机组在出厂时都有0.2MPa~0.5Mpa的氮气,设备开箱后,要首先检查系统有无泄漏,如发现异常请及时通知厂家;

3、接收机组时,请检查机组外观是否完好无损;如有损坏,请立即以书面形式通知承运人并记录;

4、检查用户终端面板,必须确定其没有任何损伤;如有损伤,请立即以书面形式通知承运人并记录,且在安装以前及时处理。

如检查没有异议后,再签收。

二、安装就位

1、安装时要注意机器内部及外部的保护措施,防止机器表面漆因外力碰撞而引起的划伤,内部蒸发器翅片、铜管、线路等也应注意严格保护;

2、机组支架,机组支架通过?8膨胀螺丝与地面固定;

3、机组支架与机组之间应安装至少5mm厚的弹性隔振胶垫,该支架使用M8螺栓与机组底部连接,该支架必须与架空地板的金属结构隔离;

4、机组必须水平安装,两端高差最大为5mm:倾斜度如大于5 mm,会引起冷凝水盘溢流;

三、冷媒管连接

1、机组与冷凝器之间均采用氧焊连接,这样保证了整个回路的牢固与可靠性;回液管与排汽管所接的铜管的粗细见附表;

2、连接机组与风冷冷凝器的铜管直径必须根据铜管的长度以及机组与冷凝器的垂直距离来确定。

3气管和液管的安装要求美观整齐横平竖直,多根管道尽量布置在同一平面上,不要将一部分管道重叠在另外一部分上;无论汽管还是液管,都必须套保温管;

4、水平气管应向冷凝器方向倾斜,这样一旦停机,油液和已冷凝的制冷剂不能流回机内 .

5、如使用直铜管在弯曲前必须先退火处理,本项目尽量采用冲压弯头焊。切割铜管必须用铜管割刀,严禁用钢锯条锯。铜管存放时应封堵两头,防止灰尘砂石进入铜管。

6、通常用直管连接时,在架设管道之前,应用无水乙醇清洁管道内两遍。

7、焊接时应在焊接部位以外包裹1—2层湿布,防止其余部件因受热烤焦,在遇到油漆部位时,应采用湿布加铁皮挡板的方法进行操作,这样可使油漆表面无任何焦痕。在做气密性实验之前,先用氮气将制冷回路中的氧化皮赶出制冷回路。

8、在动焊之前,放一灭火装置在焊接工作区。


四、冷冻水系列安装注意事项

按照国家水系统安装规范进行施工和工程管理,进、出水管为国标渡锌钢管,进水管和出水管的安装要求美观整齐横平竖直固定牢固。

选用高质量的水温表和水压表及法兰接口,管道采用螺纹焊接。

对于冷冻水设备的进出水管及手阀要严格做好保温处理,防止冷凝水到处滴漏。