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高热机房精密空调特点

关注:0 发表时间:2019-12-14
舒适性空调和机房专用空调的差异和分析
     从设计功能来看,舒适性空调在设计上与机房专用空调(数据参考市场知名品牌艾默生网络能源CM+系列机房空调)的差异如下表:

** 显热比(SHF:Sensible heat factor):显热量与总热量的比值。在机房内,90%以上的热量均为显热量,需要高显热比机组。

下面对以上差异作简要分析。
1. 舒适性空调风量小,出风温度过低
舒适性空调的设计为小风量、大焓差,出风温度设计在6~8℃。机房专用空调的设计为大风量、小焓差,出风温度设计在13~15℃。
舒适性空调出风温度为6~8℃ ,而在温度为24℃,相对湿度大于等于50%的时候,13.2℃ 为露点温度,就是说在低于此温度时空气中的水蒸气会凝结成水滴,表现在空调上就是出风带雾滴,这对靠近空调出风处的设备极其不利,会导致微电路短路等故障。舒适性空调在不考虑湿度对设备影响的前提下,对近端设备可以有效降温,但由于风量不足,导致换气次数不够,即对距离出风口较远的设备无法有效的降温。
机房专用空调出风温度高(13~15℃)。设计上避免了“露点问题”,并通过大风量高风压(换气次数最小设计为30次,即每2分钟将机房空气有效过滤一次)的设计解决了机房整体降温问题。
2. 舒适性空调在-5℃以下即无法正常运行
舒适性空调在设计理念上只是在夏季发挥降温功能,当室外温度在-5℃及以下时,即无法降温,强制其运行时,空调机组的寿命就会大大缩短!而机房的特点是发热量大,机房内的空调即使在冬季也要具备降温功能!机房专用空调的设计能够适应室外温度变化的要求,在-40℃到+45℃区间保证空调24小时正常工作,包括降温和升温。

3. 舒适性空调温度调节精度过低
舒适性空调温度调节精度为±3~5℃,机房内的温度场不均匀,仅仅保证空调近端设备处的温度,而温度的波动对设备稳定运行极其不利。机房专用空调温度调节精度为1℃,温度基本无波动。
4. 舒适性空调没有湿度控制功能
舒适性空调无法进行湿度控制。没有加湿功能,只能进行除湿。湿度过高产生的水滴及湿度过低产生的静电对设备运行都极其不利。机房专用空调的重要控制参数为湿度,可以达到±5%的控制精度。
5. 舒适性空调设计寿命短
机房专用空调(如HiRef)的设计寿命为10年(在中国艾默生,海瑞弗(HiRef)品牌机房专用空调已经出现15年仍然正常运行的案例),运行要求为全年365天,每天24小时。目前已经有一些舒适性空调厂家标称设计寿命超过5年,然而其计算方法为每年应用1~3个季度,每天运行不超过8小时,根据机房专用空调设计寿命的计算方法要求,其设计寿命一般不超过3年。
6. 舒适性空调只有简单的空气过滤能力
舒适性空调只具备简单的过滤功能,其过滤器的过滤效果根本无法达到机房的要求。机房专用空调严格按照美国ASHRAE52-76标准设计,性能上完全满足0.5 微米/升 7. 舒适性空调维护量大
对舒适性空调而言,由于故障率高,客户必须组织专门的队伍进行维护,维护量及维护成本高。机房专用空调的设计针对“免维护”,其维护量只集中在机组自动提示的过滤网更换及加湿罐清理等简单工作,无须专业的维护队伍。维护部门倾向于使用机房专用空调。
8. 舒适性空调综合成本高
① 从一次性购买成本上看,如果使用机房专用空调,达到相同制冷量的价格是舒适性空调的几倍,但考虑使用寿命——机房专用空调的使用寿命空调是舒适性空调的2~4倍,也就是说,在10年时间里,我们可以只应用1批机房专用空调,而不是应用2批甚至3批舒适性空调。
② 从运行成本上看,在发挥同样制冷效果的前提下,舒适性空调的耗电量是机房专用空调耗电量的1.5倍。参考下面实例计算,计算中考虑了机房专用空调和舒适性空调显热比和能效比的差异。
机房专用空调显热比高达80%~90%,也就是说,有90%的效率用于为设备有效降温,只有10%左右的能耗用于适度除湿。而舒适性空调的显热比为60%~70%,有30%~40%的效率用于过度除湿,在导致机房湿度过低,不但设备受到静电的威胁,而且极大地浪费能耗。
机房专用空调选用的工业等级压缩机能效比高达3.3。而舒适性空调目前业界选用的高等级压缩机能效比约2.9,也就是说1KW电能仅能产生2.9KW冷量,低于机房专用空调。
对于以上分析,以目前市场主流品牌艾默生网络能源公司力博特CM+系列机房专用空调CM20A和舒适性空调做对比,进行实例分析。
艾默生CM20A机房空调机组总制冷量19.1KW,显冷量为18.2KW,显热比为0.953。
舒适性空调要提供18.2KW显冷量机组的总冷量需要18.2/0.65=28KW。
我们对比以上两种空调在连续运行一年所花的电费,假设电费为0.8元/千瓦时。
   机房专用空调能效比:
提供18.2KW显冷量,机房专用空调每年空调耗电量:
(19.1÷3.3)×365天×24小时×0.8=40561元
舒适性空调能效比:
提供18.2KW显冷量,舒适性空调每年空调耗电量:
(28÷2.9)×365天×24小时×0.8=67663元                   
舒适性空调耗电量与机房空调耗电量对比:
67663元÷40561元=1.66
结论:舒适性空调耗电量是机房专用空调的1.66倍。
③ 从维护成本上看。在发挥同样制冷效果的前提下,舒适性空调的维护量是机房专用空调维护量的2倍,维护费用上升。
   所以从一个产品的生命周期总体来看,从成本角度考虑,选择机房专用空调可以节省大量的投资、运行成本、维护成本。舒适性空调初投资远低于机房专用空调,但一般经过3~4年,舒适性空调和机房专用空调机组的费用基本持平,此后,舒适性空调的费用就越来越高于机房专用空调。
结论:对于机房来讲,要保证机房的环境稳定可靠,需要机房专用空调来实现,使用舒适性空调机组仅仅是减少了初投资,但无法保证机房要求的温湿度环境,总的费用也高于机房专用空调。

一. 机房空调特点   计算机机房都安装有大量的计算机设备,计算机处理速度越来越快、存储量越来越大、体积越来越小是计算机的发展趋势,IT硬件产生不寻常的集中热负荷,同时对温度或湿度的变化又非常敏感,为保障高精密设备的运行条件,对机房环境有严格的要求。其中最重要的是机房内温度、相对湿度和环境的洁净度三个指标。     二. 空调类别   空调机按其性能不同,大体可分为三种类型:舒适空调、工业空调及海洛斯精密空调   第一类为舒适空调:它主要是针对人体提供一个舒适的环境条件。按外形可分为柜式、壁桂式、吸顶式空调机等。   第二类为工业空调:这种空调是为试验室或工作间提供相应的温度和湿度要求,这种空调机夏季制冷、冬季加热,属于工业用空调机之一。   第三类为机房专用空调机(海洛斯精密空调):它是为计算机机房(包括程控交换机房)专门设计的特殊空调机,这种空调机全年制冷运行。  通常舒适空调冷负荷中有35%是为了消除潜热负荷,有65%是为了消除显热负荷。对计算机房来讲,其情况却大不相同,计算机房内主要是设备散出的显热,室内工作人员散出的热负荷及夏季进入房间的新鲜空气的热湿负荷(仅占总负荷的5%)。并且冬季是需要加湿而不是除湿,即使在冬季计算机房仍需要消除热负荷。鉴于以上特点,如将一般舒适空调机组用于计算机机房,则会造成能量浪费,机房内应该采用海洛斯精密空调     三. 冷气流组织   气流组织就是将空调机送出的冷风通过预定的风道、风口,按预定的风量与风速送往需要制冷的地点,在把设备产生的热空气回收到空调制冷的过程。气流组织分为三个部分,即:冷气产生、冷气配送、气流返回。   通常机房的气流组织形式有下送上回、上送侧回(下回)方式,气流组织形式的确定要考虑以下几个方面:   1. 首先要依据设备的冷却方式、安装方式,如设备或机柜自带冷却风扇或冷却盘管,目前较常见的设备和机柜的冷却方式都是从前面进风,后面或上部出风。   2. 冷量的高效利用,使散热设备在冷空气的射流范围内。   3. 机房建筑结构、平面布局。机房各个系统的建设要依托于建筑环境中,也受因素的制约,如层高、形状、面积等。   四. 下送上回方式   下送上回方式是大中型数据中心机房常用的方式,空调机组送出的低温空气迅速冷却设备,利用热力环流能有效利用冷空气冷却效率,因为热空气密度小、轻,它会往上升;冷空气密度大、沉,它会往下降,填补热空气上升留下的空缺,形成气流的循环运动,这就是热力环流。热力环流不同于水平流动的风,它是空气上下垂直的对流运动,冷与热激发出气流缓慢的运动。跟风不一样,风能够改造局部环境气候,而热力环流是气流运动的原始动力。利用气流的原始动力,可以不用设置动力设备,同样达到最佳的冷却效果。如图所示:
五. 上送侧回(下回)方式   上送侧回通常是采用全室空调送回风的方式,适用于中小型机房。上送风可分为机房顶送或紧靠机房顶下的上部侧两种形式,后者较为常用。由顶部或侧上方送风的气流首先与室内空气混合,再进入设备或机柜内。机房顶部安装散流器或孔板风口送风,工作的气流小且均匀,人有良好的舒适感。但大多数计算机机柜的冷却的进风口是在下部或是前方,排风口在机柜的上部。这样,顶部的送风气流先与机柜处上升的热气流混合,再进入机柜冷却设备,影响了机柜的冷却效果。由于机柜进风温度偏高,机柜内得不到良好的冷却效果,必然造成机柜内的温度偏高,导致计算机不能正常的工作。

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