冷冻水机房空调系统的工作原理与冷通道设计方案
如今在集装箱数据中心和高功率密度的冷水背板制冷技术中都把冷冻水的温度设计为12到18℃，已经高于露点温度，完全不会除湿，也就不需要加湿。冷冻水的温度提高后，水冷海洛斯精密空调的制冷能力会下降，实际的制冷能力需要厂家提供的电脑选型软件来确定，一般会下降10%到15%。但是由于冷冻水温度提高后很少或基本不除湿和加湿，加上采用EC调速风机，电机产生的热量减少，整个水冷海洛斯精密空调的实际制冷能力（显冷）下降并不多。

水冷海洛斯精密空调采用调速（EC）风机。调速风机一般根据回风温度控制风机的功率，若回风温度较低，就降低调速风机的功率减少风量，若回风温度较高，就提高调速风机的功率增加风量。根据艾默生公司提供的材料，采用下沉方式安装调速风机还可以进一步节省能耗，对于能够提供16400CFM（每分钟立方英尺）风量的海洛斯精密空调设计安装三台风机，采用普通风机、普通EC风机和下沉式EC风机分别对应的风机功率为8.6KW、6.9KW和5.5KW。

如何提高冷冻水的温度节省能源



冷水机组标准的冷冻水温度为7到12℃，水冷空调的标准工况也是认为冷冻水温度为7到12℃。但是这个温度范围对于数据中心来说有点低，带来以下两个不利因素：



这个温度大大低于数据中心正常运行在40%左右相对湿度的露点温度，将在风机盘管上形成大量的冷凝水，需要进一步加湿才能保持机房的环境湿度。这个除湿和加湿过程都是非常消耗能量的过程。



冷冻水的温度和冷水机组的效率成正比关系，也就是说冷冻水的温度越高，冷水机组的效率也就越高。根据YORK公司在网络上公布的材料，冷冻水温度每提高一度，冷水机组的效率就可以提高大约3%。
 
冷通道封闭设计标准：



地板安装必须不漏风。只有在冷通道内才能根据负荷大小替换相应的通风地板。通风地板的通风率越大越好，建议采用高通风率地板。不建议使用可调节的通风地板，一是阻力大，二是运维一般做不到这么精细的管理。



冷通道前后和上面要求完全封闭，不能漏风。建议采用能自动关闭的简易推拉门，在门上建议安装观察玻璃。目前很多冷通道上部的封闭板采用透明板，因为透明板长时间后上面会形成一层灰尘，定期清洗工作量特别大。建议冷通道上部的封闭板采用不透光的金属板，机柜前面安装LED节能灯解决冷通道照明问题。



机柜前部的冷通道必须封闭，没有安装设备的地方必须安装盲板，建议使用免工具盲板。机柜两侧的设计不能漏风。机柜如果有前后门，建议使用直径超过8mm的六角形孔，通风率不低于70%，风阻要小。如果管理上没有要求，建立机柜尽可能不安装前后门。

地板下电缆、各种管道和墙的开口处要求严格封闭，不能漏风。地板上的开口或开孔也都要严格封闭，不能漏风。



地板下除消防管道外，建议尽可能不要安装任何电缆、线槽或管道等，这些干扰物会强烈干扰地板下空间的送风气流分布，增加风阻，使不同机柜中设备的冷却性能不均匀。每个机柜的功率密度低于3KW时建议地板的高度为600mm，功率密度在3到5KW之间地板高度建议800mm，功率密度大于5KW时建议地板高度为1000mm。



由于防静电地板的尺寸为600mmX600mm，因此对于单个机柜功率密度小于5KW时的最佳布局是7块地板摆两排机柜，设备对其冷通道，示意图如下。



对于高密度机柜，可以根据功率密度和通风地板的通风率决定8块或9块地板摆放两排机柜，示意图如下。

标准机柜的宽度为600mm，刚好对应一块地板。服务器机柜的长度一般为1000mm到1100mm之间，相应的热通道宽度为1000mm到800mm之间。为了不使热通道过窄，我们建议机柜的前门及前门框为外挂式，后门为内嵌式，这样前门框和前门的厚度就安装到冷通道内（机柜本身的深度一般1000mm就能满足需要），热通道的宽度相应的不至于过窄，示意图如下。

采用冷通道封闭技术后，整个机房除冷通道外都属于高温区，温度将在30到40℃之间。一年内绝大部分时间的室外空气温度低于机房的热通道温度，因此机房外墙建议不进行保温处理。

由于国家标准中规定的主机房温度没有指定是机柜前的进风温度，传统机房存在以下两方面不足：



由于没有冷通道或热通道封闭，机房温度特别的低，设备内部的温度并不低，大量的冷气短路自循环。



机房温度往往低于24℃，处于过度制冷状态。



现代服务器和网络设备等并非传统观念（10年或20年前）中认为的那么娇贵，大部分服务器在温度10-35℃，相对湿度20%-80%都可以正常运行（ASHRAE认为的设备环境要求，也是绝大部分商用服务器的工作环境要求范围）。因此可以提高空调送风温度，保证IT设备的运行温度即可。当空调系统的送风和回风温度提高1℃时，空调系统节电约2.5%。同时空调系统的制冷能力提高约5%。



因此，在用户认可的条件下，提高机房的温度是节约能源的措施之一。建议数据中心冷通道的温度（ASHRAE标准要求在冷通道中间对准机柜中间1.5米高度测量，每4个机柜至少一个测试点）最低为为24或25℃.
 
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。