机房恒温恒湿机房空调的设计原理
离心式制冷压缩机的构造和工作原理与离心式鼓风机极为相似。但它的工作原理与活塞式压缩机有根本的区别，它不是利用汽缸容积减小的方式来提高气体的压力，而是依靠动能的变化来提高气体压力。离心式压缩机具有带叶片的工作轮，当工作轮转动时，叶片就带动气体运动或者使气体得到动能，然后使部分动能转化为压力能从而提高气体的压力。这种压缩机由于它工作时不断地将制冷剂蒸汽吸入，又不断地沿半径方向被甩出去，所以称这种型式的压缩机为离心式压缩机。压缩机工作时制冷剂蒸汽由吸汽口轴向进入吸汽室，并在吸汽室的导流作用引导由蒸发器（或中间冷却器）来的制冷剂蒸汽均匀地进入高速旋转的工作轮（工作轮也称叶轮，它是离心式制冷压缩机的重要部件，因为只有通过工作轮才能将能量传给气体)。气体在叶片作用下，一边跟着工作轮作高速旋转，一边由于受离心力的作用，在叶片槽道中作扩压流动，从而使气体的压力和速度都得到提高。由工作轮出来的气体再进入截面积逐渐扩大的扩压器（因为气体从工作轮流出时具有较高的流速，扩压器便把动能部分地转化为压力能，从而提高气体的压力）。气体流过扩压器时速度减小，而压力则进一步提高。经扩压器后气体汇集到蜗壳中，再经排气口引导至中间冷却器或冷凝器中。



水冷冷冻机组的工作原理如下：



冷冻水侧：一般冷冻水回水温度为12℃，进入冷冻器与冷媒做热交换后，出水温度为7℃。冷冻水一般通过风机盘管、组合式空调机组或水冷海洛斯精密空调机向IT设备提供冷气。由于数据中心的制冷量大，要求温差小风量大且湿度需要控制，一般采用水冷海洛斯精密空调机。



冷却水侧：一般冷却水进水温度为30℃，进入冷凝器与冷媒做热交换后，出水温度为35℃。冷却水一般使用蒸发式冷却塔通过水蒸发来散热降温。



冷媒侧：冷媒以低温低压过热状态进入压缩机，经压缩后成为高温高压过热状态冷媒。高温高压过热状态冷媒进入冷凝器后，将热传给冷却水而凝结成高压中温液态冷媒。高压中温液态冷媒经膨胀装置，成为低压低温液气混合状态冷媒。低温低压液气混合状态冷媒进入蒸发器后，与冷冻水进行热交换，冷冻水在此处被冷却，而冷媒则因吸收热量而蒸发，之后以低温低压过热蒸气状态进入压缩机。

离心式制冷压缩机与活塞式制冷压缩机相比较，具有下列优点：



单机制冷量大（350到35000KW之间），在制冷量相同时它的体积小，占地面积少，重量较活塞式轻5～8倍。



由于它没有汽阀活塞环等易损部件，又没有曲柄连杆机构，因而工作可靠、运转平稳、噪音小、操作简单、维护费用低。



工作轮和机壳之间没有摩擦，无需润滑。故制冷剂蒸汽与润滑油不接触，从而提高了蒸发器和冷凝器的传热性能。



能经济方便的调节制冷量且调节的范围较大。由于热量是通过水的蒸发（在冷却塔中）来散发的，因此夏天室外的高温对其冷却能力影响很小。



离心式冷冻机组在小负荷时（一般为满负荷的20%以下）容易发生喘振，不能正常运转。因此，在数据中心水冷空调系统的设计中一般先安装一台小型的螺杆式水冷机组或风冷水冷机组作为过渡。



大型数据中心的水冷空调系统一般由以下五部分组成，示意图如下。



离心式冷冻机组，一般为N+1配置，有一台备机，安装在冷站机房。



冷却塔，安装在室外，一般一台冷冻机组对应一组冷却塔（便于维修和保证备机系统正常待机）。冷却水通过冷却塔来降温，由于水在大气中蒸发，因此要设计安装水处理系统来除垢、除沙尘、除钠镁离子和病菌等，否则将大大降低制冷效率。另外，由于数据中心是全年连续运行，还要设计冬季防结冰措施。



环形冷冻水管道。由于数据中心需要连续运行，因此冷冻水的进水和回水管道都要设计成环路，大型数据中心可能设计成二级或三级环路，这样在局部冷冻水管道或阀门发生故障时可以关闭相邻的阀门进行在线维护和维修。为了便于日后的维护、维修、更换和扩展，需要安装设计相当多的阀门。为了防止漏水和提高使用寿命，需要选择优质的阀门，有些工程使用优质无缝钢管，甚至不锈钢管。冷冻水管和冷却水管不允许经过机房区域。在水管经过的区域需要设置下水道和漏水报警设备。为了节能和防止冷凝水，冷冻水管和冷却水管都要采取严格的保温措施。典型的冷冻水循环管道回路如下图所示。

水冷海洛斯精密空调机。其实就是一个温差小风量大的大型风机盘管，一般推荐采用地板下送风和天花板上回风。为了保证IT设备的绝对安全和便于设备检修，推荐设置物理上独立的空调设备间，四周做拦水坝，地面做防水处理和设置排水管道，安装漏水报警设备。推荐采用N+1或N+2的冗余配置方案。



水泵。冷冻水和冷却水的循环都是通过水泵进行的。水泵的节能除采用变频装置外，应采用较大直径的管道、尽量减少管道长度和弯头、采用大半径弯头、减少换热器的压降等。冷冻机房、水泵、冷却塔、板式换热器和海洛斯精密空调尽量设计安装在相近的高度以减少水泵扬程。



目前大型数据中心的水冷空调系统的电力负荷很大，一般需要为水冷空调系统设计独立的配电室。

 
模块化机房海洛斯精密空调采用一体式机身结构设计，具有风冷、乙二醇冷、水冷和冷冻水等机型；制冷量范围宽，风冷、水冷、乙二醇冷机组20kW~150kW，冷冻水机组达26~160kW。高可靠性、高灵活性、全寿命成本。完全满足大，中型交换机房，移动机房，数据中心等高标准要求。

一、机房专用空调维护方式



海洛斯精密空调的构成除了前面介绍的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器外，还包括：风机、空气过滤器、加湿器、加热器、排水器等，因此我们在日常的机房管理工作中对空调的管理和维护，主要是针对以上部件去维护的。下面是我们在日常工作中对数据中心机房专用海洛斯精密空调的一些维护经验和学习体会。



1.控制系统的维护



对空调系统的维护人员而言，在巡视时第一步就是看空调系统是否在正常运行，因此我们首先要作以下的一些工作。



2.从空调系统的显示屏上检查空调系统的各项功能及参数是否正常;



3.如有报警的情况要检蹭楔警记录，并分析报警原因;



4.检查温度、湿度传感器的工作状态是否正常;



5.对压缩机和加湿器的运行参数要作到心中有数，特殊是在天天早上的第一次巡检时，要把前一天晚上压缩机的运行参数和以前的同一时段的参数进行对比，看是否有大的变化，根据参数的变化可以判定计算机机房中的计算机设备运行状况是否有较大的变化，以便合理地调配空调系统的运行台次和调整空调的运行参数。当然，对目前而言有些比较老的空调系统还不能够读出这些参数，这就需要晚上值班的工作人员多观察和记录。



二、压缩机的巡回检查及维护



1.听D用听声音的方法，能较准确的判断出压缩机的运转情况。因为压缩机运转时，它的响声应是均匀而有节奏的。假如它的响声失去节奏声，而出现了不均匀噪音时，即表示压缩机的内部机件或气缸工作情况有了不正常的变化。



2.摸D用首摸的方法，可知其发热程度，能够大概判断是否在超过规定压力、规定温度的情况下运行压缩机。中国玻璃钢免费信息大全



3.看D主要是从视镜观察制冷剂的液面，看是否缺少制冷剂。



4.量D主要是测量在压缩机运行时的电流及吸、排气压力，能够比较正确判断压缩机的运行状况。



5.当然对压缩机我们还需要检查高、低压保护开关、干燥过滤器等其他附件。



三、冷凝器的巡回检查及维护



1.对专业空调冷凝器的维护相称于对空调室外机的维护，因此我们首县痂要检查冷凝器的固定情况，看对冷凝器的固定件是否有松动的迹象，以免对冷媒管线及室外机造成损坏。



2.检查冷媒管线有无破损的情况(当然从压缩机的工作状况及其它的一些性能参数也能够判断冷媒管线是否破损)检查冷媒管线的保温状况，特殊是在北方地区的冬天，这是一件比较重要的工作，如果环境温度太低而冷媒管线的保温状况又不好的话，对空调系统的正常运转有一定的影响。



3.检查风扇的运行状况：主要检查风扇的轴承、底座、电机等的工作情况，在风扇运行时是否有异常震惊机风扇的扇也在转动时是否在同一个平面上。



4.检查冷凝器下面是否有杂物影响风道的畅通，从而影响冷凝器的冷凝效果;检查冷凝器的翅片有无破损的状况。



5.检查冷凝器工作时的电流是否正常，从工作电流也能够进一步判断风扇的工作情况是否正常。



6.检查调速开关是否正常，一般的空调的冷凝器都有两个调速开关，分为温度和压力调速，现在比较新的控制技术采用双压力调速控制，因此我们在检查调速开关时主要是看在规定的压力范围内，调速开关能否正常控制风扇的启动和停止。



四、蒸发器、膨胀阀的巡回检查及维护



蒸发器、膨胀阀的维护主要是检查蒸发器盘管是否清洁，是否有结霜的现象出现，以及蒸发器排水托盘排水是否畅通，如蒸发器盘管上有比较严峻的结霜现象或在压缩机运转时盘管上的温度较高的话(通常状况下，蒸发器盘管的温度应该比环境温度低10℃左右)，就应当检查压缩机的高、低压，如果压力正常的话，就应考虑膨胀阀的开启量是否合适。当然出现这种现象也有可能是其它环境的原因引起的，比如空调的制冷量不够、风机故障引起风速过慢等原因造成的。



五、加湿系统的巡检及维护



1.由于各个地方的空气环境不同，对加湿器的使用和影响也不一样，但我们在日矗的维护工作中同样要作的事情是观察加上罐内是否有沉淀物质，如有就要及时冲洗，因为现在空调的加湿罐一般都是电极式的，如沉淀物过多而又不及时冲洗的话，就轻易在电极上结垢从而影响加湿罐的使用寿命。当然现在有些加湿罐的电极是可以更换的。



2.检查上水和排水电磁阀的工作情况是否正常。在加湿系统工作的过程中，有一种情况常常出现，但又不容易判断，即在空调系统正常工作的时候，由于某种原因出现了一段时间的停水，后又恢复供水，在恢复供水后加湿罐不能够正常上水，出现这种现象的原因有多种，并且在大多数空调器的控制系统中直接对加湿系统复位通常是不能够解决问题的;根据我们多年来的维护来看，引起这种现象的主要原因是停水后的空气进到进水电磁阀前端，对进水电磁阀的正常开启造成了一定的影响，解决这种现象有两种比较有用的办法，一是卸开进水口，排掉空气，二是关掉加湿系统的电源，重新给电磁阀上电也基本上能够解决这类问题。中国玻璃钢大全



3.检查加湿罐排水管道是否畅通，以便在需要排水和对加湿罐进行维修时顺利进行。



4.检查蒸汽管道是否畅通，保证加湿系统的水蒸汽能够正常为计算机设备加湿。



5.检查漏水探测器是否正常，这对加湿系统来说是比较重要的一环，因为排水管道如果不畅通的话就容易形成出现漏水的情况，如漏水探测器不正常的话，就易出现事变。当然，对一般的空调系统而言，漏水探测器是选件，如空调系统未配有漏水探测器，那么我们更要注重监测排水管道是否畅通，同时也要作好机房防水墙的维护工作。



六、空气循环系统的巡回检查及维护



对空气循环系统我们主要是考虑空调系统的过滤器、风机、隔风栅及到计算机设备的风道等因素。因此我们在日矗维护工作中要作好以下的一些工作：



1.计算机机房的设备经常有设备移动的现象，而设备的移动一般又不是由空调设备的维护人员去完成，因此我们在设备移动后应及时检查机房内的气流状况，看是否有气流短路的现象发生，同时在新设备的位置是否存在送风阻力过大的情况。如有上述现象应及时调整，如果实在调整不过来，应建议设备移到新的合适的位置。



2.检查空调过滤器是否干净，如脏了就应及时更换或清洗。



3.检查风机的运行状况：主要是检查风机各部件的紧固情况及平衡，检查轴承、皮带、共振等情况;对风机的检查应该特别仔细，因为蒸发器的热交换过程主要是由在风机的作用下使快速流动的气流经过低温的蒸发器盘管来完成的，从而使空调达到制冷的效果，所以风机的是否正常运行是空调系统是否正常运行的最后体现;对风机而言当然最重要的就是电机了，因此我们在日矗维护中首先就应查看其皮带的状况、主从动轮是否在同一面上等;皮带调整的松紧程度要合适，太松容易打滑，太紧对皮带的磨损太快，皮带的松紧跟外部对静压得需求也有比较大的关系，当然这种调整是在空调系统控制的范围之内进行的;现在部分比较先进的空调系统采用了一体化的风机，就解决了皮带调整的问题。



4.测量电机运转电流，看是否在规定的范围内，根据测得的参数也能够判断电机是否是正常运转。



5.测量温、湿度值，与面板上显示得值进行比较，如有较大的误差，应进行温度、湿度的校正，如误差过大应分析原因。出现这种情况从我们的维和经验来看有两种原因：一是控制板出现故障，二是温度、湿度探头出现故障需要更换。



6.检查隔风栅的关闭情况是针对已经停机的空调而言的，这也是我们在日矗维护工作中比较容易遗漏的一个环节，但也是一个比较重要的环节，因为一台空调停止运行，如果隔风栅未关闭其温度、湿度探头检测到的是其它空调的出口的温度和湿度，在空调下一次开启时控制系统就会根据其先前检测到的参数而对空调系统的运行情况作出控制，这时空调控制系统就会对压缩机、加湿、除湿系统地运行情况作出错误的指令。现在大多数空调设计时都没有考虑这种状况对空调系统的影响，因为这种影响的时间较短，在较短的时间内系统会根据新的信息达到正常的运行状况，所以没有设计隔风栅，这种影响虽然较小，但我们认为在要求很高的计算机机房中我们最好不要让系统出现一段时间的错误运行，因此我们可以为空调系统人为地增加隔风栅。



7.检查计算机及其它需要制冷的设备进风侧的风压是否正常，因为随着计算机设备的搬迁和增加，地板下面的线缆的增加有可能就影响空调系统的风压，从而造成计算机及其它设备跟前的静压不够，这就需要我们设备维护和管理人员对空调系统的风道作出相应的调整或增加空调设备。

机房空调全年制冷方式



由于机房的发热量很大，有的IDC机房发热量更是达到30kw/O以上,所以全年都是制冷。



这里需要提到的一点是机房海洛斯精密空调也有加热器，只不过是在除湿的时候启动的。应为除湿时出风温度要相对较低，避免房间温度降低得太快（机房要求温度变化每10分钟不超过1℃，湿度每小时不超过5%）。



机房空调高显热比



显热比是显冷量与总冷量的比值。空调的总冷量是显冷量和潜冷量之和，其中显热制冷是用来降温的，而潜冷是用来除湿的。机房的热量主要是显热，所以机房海洛斯精密空调的显热比较高，一般在0.9以上（普通舒适型空调只有0.6左右）。大风量、小晗差是机房空调与其他空调的本质区别。采用大风量，可以使出风温度不至于太低，并加大机房的换气次数，这对服务器和计算机的运算都是有利的。机房的短时间内温度变化太大会造成服务器运算错误，机房湿度太低会造成静电（湿度在20%的时候静电可以达到1万伏）。



机房空调高能效比



能效比（COP）即使能量与热量之间的转换比率，1单位的能量，转换为3单位的热量，COP=3。由于大部分机房海洛斯精密空调采用涡旋式压缩机（最小的功率也有2.75KW），COP最大可以达到5.6。整机的能效比达到3.0以上。



机房空调高精度设计



机房海洛斯精密空调不仅对温度可以调节，也可以对湿度可以调节，并且精度都是很高的。计算机特别是服务器对温度和湿度都有特别高的要求，如果变化太大，计算机的计算就可能出现差错，对服务商是是很不利的特别是银行和通讯行业。现在的机房海洛斯精密空调要求一般在温度精度达±2℃，湿度精度±5%，高精度机房海洛斯精密空调可以温度精度达到±0.5℃，湿度精度达到±2%。



机房空调高可靠性



一个机房最注重的就是可靠性。全年8760小时要无故障运行，就需要机房空调可靠的零部件和优秀的控制系统。一般机房多是N+1备份，一台空调出了问题，其他空调就可以马上接管整个系统。目前最知名的产品有：CAROSS卡洛斯机房空调、艾默生机房空调、雷诺威机房空调等都是目前做顶端的产品。