XXX機房精密空調設計方案2011年1月15日目錄第一章 項目概述 1第二章 設計依據 21.1 精密空調設計標準 22 設計依據 23 設計原理 33.1 舒適性空調與機房專用空調區別 3第三章 精密空調設計 71 精確總熱負荷的計算 72 機房熱負荷估算法依據 83 機房熱負荷估算法依據 94 空調室內室外機位置建議 9第四章 艾默生機房精密空調介紹 121 PEX系列描述 122 PEX機組的特點 133 PEX機組的設計 144 PEXP1025F技術參數 16第五章 精密空調配置表 17項目概述XXV機房層高3米，地板下高度30厘米。根據及計算機機房設計國家標準，需要通過精密空調來實現對環境溫度、濕度的調節，為計算機及網絡設備的穩定運行提供優良的環境。空調安裝位置預留第二臺精密空調位置。目前機房內UPS的容量為20KVA，準備采用下送風方式。機房平面布置圖如下：設計依據精密空調設計標準計算中心機房屬于大型重要的計算機中心。機房內有嚴格的溫、濕度要求，機房內按國標GB2887-89《計算機場地安全要求》的規定配置空調設備：級別項目A級夏季冬季222202相對濕度45%~65%溫度變化率5同時，主機房區的噪聲聲壓級小于68分貝主機房內要維持正壓，與室外壓差大于9.8帕送風速度不小于3米/秒在表態條件下，主機房內大于0.5微米的塵埃不大于18000粒/升為使機房能達到上述要求，應采用精密空調機組才能滿足要求。設計依據1.GB2887-89《計算機場地技術條件》；2.YD／T585-1999《通信用配電設備》；3.YD5040-97《通信電源設備安裝設計規范》；4.YD/T1051-2000《通信局（站）電源系統總技術要求》；5.YD/T1104-2001《通信用開關電源系統監控技術要求和試驗方法》；6.YD/T1095一2000《信息技術設備用不間斷電源通用技術條件》；7.GB50174-2008《電子信息系統機房設計規范》；8.CECS72：97《建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范》；9.CECS89：97《建筑與建筑群綜合布線系統工程施工及驗收規范》；設計原理舒適性空調與機房專用空調區別目前機房應用舒適性空調發生和發現的主要問題如下：由溫度異常引起的設備故障較多。因濕度及潔凈度引起的設備故障較多。維護量大。原因在于舒適性空調的設計及其能達到的標準不適合機房對溫濕度的要求。機房對溫濕度要求較高，具體內容如下：保持溫度恒定(控制在溫差1-2C之內保持濕度恒定(控制在3%~5%RH之內)。空氣潔凈度0.5微米/升<18,000。換氣次數/小時>30。機房正壓>10Pa。空調設備具備遠程監控及來電自啟動功能。因為舒適性空調無法徹底實現以上6個功能。故障的原因及結果如下：機房溫度無法保持恒定-會造成電子元氣件的壽命大大降低。局部環境過熱–導致設備突然關機。機房濕度過高-會產生冷凝水，導致微電路局部短路。機房濕度過低-會產生有破壞性的靜電，導致設備運行失常。潔凈度不夠-交換數據錯誤，導致機組部件過熱。只有在機房應用機房專用精密空調，才能通過環境調節上徹底解決以上問題，保證不留任何隱患。從原理上看，舒適性空調在設計上與精密空調的差異如下表：普通空調精密空調熱密度(W/平方米)100-150500-800環境調節要素顯熱比0.6-0.70.9-1.0運行溫度范圍-5C-35-40C-42控制溫度精度21C-2722C-24換氣能力(次/小時)5-1530-60空氣過濾簡單ASHRAE20%+出風溫度6-810-14對特別功能的要求再熱器沒有提供加濕器沒有提供集中監控能力沒有提供運行時間(每年)1000-25008760使用壽命2~3年>8年斷電自動恢復無斷電可自動恢復備份無N+1/N+2耗能比例1.51其具體體現的問題如下：1、舒適性空調出風溫度過低舒適性空調的設計為小風量、大焓差。出風溫度設計在6-8oC，換氣次數設計在10-15次。精密空調的設計為大風量、小焓差。出風溫度設計在10-14oC，換氣次數設計在30-60次。舒適性空調出風溫度為6-8oC，而在濕度大于等于50%的時候，8oC為露點，就是說空氣中的水蒸氣在此溫度下會凝結成水滴。尤其對靠近空調出風處的設備局部極其不利，會導致微電路短路。舒適性空調在不考慮濕度對設備影響的前提下，對近端設備可以有效降溫，但由于換氣能力及風量不足，導致換氣次數不夠，即對距離出風口較遠的設備無法起到降溫作用。精密空調在出風溫度設計上避免了“露點問題”，并通過大風量（換氣次數最小設計為30次，即每2分鐘將機房空氣有效過濾一次）的設計解決了機房整體降溫問題。2、舒適性空調在-5oC以下即無法運行舒適性空調在設計理念上只是在夏季發揮降溫功能，其夏冬兩季蒸發器、冷凝器功能互換的設計決定了——室外溫度在-5oC及以下時，即無法進行空氣調節——無法降溫和升溫！而標準機房的特點是發熱量大，其空調即使在冬季也要具備降溫功能！精密空調的設計嚴格適應各類室外溫度變化的要求，-40oC到+45oC趨間保證空調24小時正常工作，包括降溫和升溫。3、舒適性空調溫度調節精度過低舒適性空調溫度調節精度為6oC。從風量及出風問題上考慮，僅僅保障近端設備處的溫度。溫度的波動對設備穩定運行極其不利。精密空調溫度調節精度為1oC。感應點為整個機房，溫度無波動。4、舒適性空調沒有濕度控制功能舒適性空調無法進行濕度控制。既沒有加濕設備，也無法有效除濕。濕度過高產生的水滴及濕度過低產生的靜電對設備運行都極其不利。精密空調的重要控制因數為濕度，可以達到1%的控制精度，濕度無波動。5、舒適性空調設計壽命短精密空調（如LIEBERT）的設計壽命為10年（在中國，LIEBERT已經出現15年仍然正常運行的案例），運行要求為全年365天，每天24小時。目前已經有一些舒適性空調廠家標稱設計壽命超過5年，然而其計算方法為每年應用1-3個季度，每天運行不超過8小時，根據精密空調設計壽命的計算方法要求，其設計壽命絕對不超過2年。6、舒適性空調基本沒有空氣過濾能力舒適性空調只具備簡單的過濾功能，不提供過濾網備件，一般在應用1-2個月后即無過濾功能。精密空調嚴格按照0.5微米/升<18,000(B級)設計，配合以每小時30次的風量循環，保障機房潔凈。機房潔凈對設備運行非常重要。7、舒適性空調維護量大對舒適性空調而言，客戶必須組織專門的隊伍進行維護，維護量及維護成本高。精密空調的設計針對“免維護”，其維護量只集中在機組自動提示的過濾網更換及加濕罐清理等簡單工作，無須專業的維護隊伍。維護部門傾向于使用精密空調。8、舒適性空調綜合成本高從一次性購買成本上看，如果使用舒適性空調，達到相同制冷量精密空調的價格是舒適性空調的2倍左右，但考慮使用壽命——精密空調的使用壽命空調是舒適性空調的2-4倍，也就是說，在10年時間里，我們可以只應用1批精密空調，而不是應用2批甚至3批舒適性空調。從運行成本上看，在發揮同樣制冷效果的前提下，舒適性空調的耗電量是精密空調耗電量的1.5倍。從維護成本上看。在發揮同樣制冷效果的前提下，舒適性空調的維護量是精密空調維護量的2倍。根據以上3種計算，從成本角度考慮，選擇精密空調可以節省大量的投資、運行成本、維護成本。精密空調設計精確總熱負荷的計算按照空調設計中負荷計算的要求，精確空調負荷的確定方法如下：機房主要熱量的來源設備負荷（計算機及機柜熱負荷）；機房照明負荷；建筑維護結構負荷；補充的新風負荷；人員的散熱負荷等。其他熱負荷分析：計算機設備熱負荷：Q1=860xPxη1η2η3 Kcal/hQ：計算機設備熱負荷P：機房內各種設備總功耗η1：同時使用系數η2：利用系數η3 ：負荷工作均勻系數通常，η1η2η3取0.6—0.8之間，本設計考慮容量變化要求較小，取值為0.6。照明設備熱負荷：Q2=CxP Kcal/hP：照明設備標定輸出功率C：每輸出1W放熱量Kcal/hw（白熾燈0.86口光燈1）根據國家標準《計算站場地技術要求》要求，機房照度應大于2001x，其功耗大約為20W/M2以后的計算中，照明功耗將以20W/M2為依據計算。人體熱負荷Q3=PxN Kcal/hN：機房常有人員數量P：人體發熱量，輕體力工作人員熱負荷顯熱與潛熱之和，在室溫為21℃和24℃時均為102K圍護結構傳導熱Q4=KxFx(t1-t2) Kcal/hK：轉護結構導熱系統普通混凝土為1.4—1.5F：轉護結構面積t1：機房內內溫度℃t2：機房外的計算溫度℃在以后的計算中，t1-t2定為10℃屋頂與地板根據修正系數0.4計算。新風熱負荷計算較為復雜，在此方案中，我們以空調本身的設備余量來平衡，不另外計算。其他熱負荷除上述熱負荷外，在工作中使用的示波器、電烙鐵、吸塵器等也將成為熱負荷，由于這些設備功耗小，只粗略根據其輸入功率與熱功當量之積計算。Q5=860xP機房熱負荷估算法依據在實際工程方案設計中由于建筑物機構的復雜性，通常根據下表來選擇機房單位面積的冷量需求，然后根據總面積計算出冷量需求。機房參數面積(m2)合計(W)電信交換機房、移動基站350-500W/m2傳輸機房250-350W/m2IDC數據中心600-800W/m2計算機機房、控制中心300-500W/m2精密加工車間300-350W/m2標準檢測室、校準中心250-300W/m2UPS和電池室、動力機房300-350W/m2醫院檢測室、生化培養室200-250W/m2檢測室、煙草倉庫150-200W/m2本機房主要的熱負荷來源于設備的發熱量及維護結構的熱負荷。因此，我們要了解主設備的數量及用電情況以確定精密空調的容量及配置。根據以往經驗，除主要的設備熱負荷之外的其他負荷，如機房照明負荷、建筑維護結構負荷、補充的新風負荷、人員的散熱負荷等，如不具備精確計算的條件，也可根據機房的面積按經驗進行測算。機房熱負荷估算法依據據機房熱負荷估算法計算冷量，按最平均參數計算，機房總冷負荷為400×60/1000=24KW。推薦使用艾默生PEX1025下送風精密空調一套，另外機房空調間針對今后服務器等設備的擴容預留了第二套精密空調安裝位置。空調室內室外機位置建議室內機安裝建議基本要求：A、房間整體通風順暢，送風、回風無障礙。B、安裝位置綜合考慮，結合上下水、液管、汽管連接。C、采用風管送風方式。二臺機組共用一個靜壓箱。每個機組與靜壓箱的連接風管安裝風閥，風閥與機組采用聯動工作方式。空調安裝示意圖如現場無特殊要求，當室外機高于室內機時，建議垂直最大距離為20米；當室外機低于室內機時，建議垂直最大距離為5米；建議管道總長不超過60米。MAX20MAX203、室外機組的安裝方式注：安裝方式的稱呼是以風機的軸流風向確定，不是設備的安裝形式，本次配置冷凝器在需要垂直安裝時，需要在施工中對冷凝器出口管進行調整。艾默生機房精密空調介紹艾默生于1987年收購Liebert公司，同年Liebert進入中國，其產品在政府、電信、金融等領域得到了廣泛的應用，包括中國銀行總行、建設銀行總行清算中心、國家外匯總局、首都機場等。到現在還有1987年投入運行的Liebert精密空調在正常運行，運行年限達到18年，是業界最好的唯一記錄。Liebert是全世界最大的精密空調、大型高端UPS制造廠商，1964年Liebert制造出世界第一臺精密空調，同年獲得IBM公司全部訂單。經過幾十年發展，已成為精密空調的設計和制造行業規范，其產量和市場占有率世界第一。力博特在中國不具法人資格，是艾默生公司UPS和精密空調產品品牌。PEX系列描述PEX─用途廣泛的精密空調系統描述：模塊化精密空調系統PEX系列，模塊化設計。制冷量范圍寬，從20kW~100kW，適用范圍廣。應用范圍：中、大型交換機房和移動機房計算機房和數據中心（IDC）高科技環境及實驗室工業控制室和精密加工設備標準檢測室和校準中心UPS和電池室生化培養室醫院和檢測室特點：模塊化結構設計，組合方便，可現場拆裝;全正面維護，無需側面維修通道;高技術“V”型蒸發器盤管，使熱交換更快，更有效率。“V”型結構有利于蒸發器表面的空氣分配更加均衡;先進的渦旋式壓縮機，高效、節能;獨特的風扇驅動系統，使送風系統運行更加平穩，送風效果更佳;獲得專利的、可現場清理及調整極板的電極式加濕器;與機器同尺寸的空氣過濾器，能更有效的減少空氣渾濁度，提高了過濾器使用效率;大屏幕LCD帶圖形、全中文菜單顯示器，為管理人員提供最佳的數據;標準RS232通訊接口，開放的通訊協議;優點：緊湊的結構，使占地面積最小;革新的皮帶張力自動調節機構，能大大減少磨損，最大限度的提高送風系統的使用壽命;多種冷卻方式，包括風冷、水冷、乙二醇冷卻及冷凍水等，有利于適應現場的實際條件;備選S72.4監控軟件，在同一場地可監控多達99臺機組;備選Link-Up場地監控器，可互相連接多達24臺機組，形成不同的動作組群及區域以作順序轉換運作及備用狀態。PEX機組的特點同等制冷量條件下，占地面積最小(40-80KW機組：1664*877*1950)。側面及背面不需要維護空間，前面只需要600mm可拆卸后搬運，保證重新組裝與整機無差別，適合特殊場地搬運（如利用小電梯或狹小通道）。出廠設計即適合環保制冷劑（R407C、R410A），如目前選用R22，當考慮換用環保制冷劑時（如2008年全面禁止R22時），可通過簡單的技術處理實現。低噪音設計。大表面積的V型蒸發器盤管，雙系統堅持整機概念，保障單機運行時風量不變。確保節能。成熟的具有模糊邏輯控制的可拆卸式電極式加濕器。具備可設定的自動沖洗功能，機組自動定期大水量沖洗加濕罐，延長加濕罐維護時間，增加壽命。超大屏幕240X128矩陣LCD全中文顯示屏，圖形化顯示多種信息，并提供幫助菜單。提供先進的LECS15C微處理控制器，直接提供RS232接口，提供監控協議，無需另配監控卡。PEX機組的設計采用真正的模塊化設計思路。生產的單制冷回路和雙制冷回路PEX系列精密空調，可以提供單機的制冷量為20KW至60KW，并可組合在一起。即能滿足現階段的使用，又能適應未來發展的需求，具有非常廣泛的應用范圍。它采用了先進的微處理器控制技術，完全滿足機房對環境的精密控制要求。并且機組控制器可完成各機組間的定時切換及故障切換，同時便于空調系統的集中管理。PEX機組標準型的加濕系統是可拆式電極罐式加濕器。應用高能效比的谷輪(Copeland,艾默生子公司，世界上最大的渦漩式壓縮機生產廠)公司渦漩式(SCROLL)壓縮機。渦漩壓縮機的活動部件的減少使機組的噪聲及震動降低很多；壓縮機的壓縮過程連續、平穩；壓縮機的排氣過程旋轉角度超過540度；在吸氣及壓縮過程中沒有熱量交換；在壓縮過程中制冷劑氣流方向沒有改變；減少了氣流損失；渦漩式壓縮機無需高、低壓閥門；減少了閥門損失，防止產生液擊；啟動電流低。采用了交互“V型”盤管，采用了帶內螺紋的銅管及沖縫型翅片，比采用傳統式盤管的機組有更高的傳熱效率。采用“V型”結構盤管可使制冷系統的循環與制冷負荷相匹配，并且通過盤管表面的氣流更加平穩，最大限度的降低機組噪聲。1.采用可拆卸并可自動調節、沖洗式加濕罐。為了適應許多水質很差的地區使用，它采用了獨特的控制技術并使用了“模糊邏輯”控制軟件。它可以根據水的電導率，自動調整電極的電流值。同時，它可以根據水的硬度，確定加濕罐的沖洗次數。加濕器為可拆裝式，對加濕器進行清洗后可繼續使用，一方面，可以延長加濕罐的使用壽命；另一方面，可以使加濕器達到最高的使用效率。因此，它可以用在水的電導率特別高的環境-常常是在很偏遠的地區。1.為了確保機組具有良好的通用性，PEX采用了皮帶驅動的風機系統，它可以非常靈活的使用不同尺寸的皮帶輪，在很大的范圍內調整風機的轉速，并且可以得到不同的機外余壓。此外，PEX采用了一種獨特的皮帶張力調整系統，可避免在運行過程中出現皮帶過松及過緊的現象，消除了風機丟轉的弊病，大大的延長了皮帶的使用壽命。采用先進的微處理控制器并附帶RS232接口。PEX的微處理控制器配有帶背景燈的大屏240X128矩陣LCD顯示器，正常情況下，可以顯示回風的濕度和濕度及機組的序列號，設定點的溫度和相對濕度，和工作狀態顯示(制冷、加熱、加濕、去濕)，風機狀態以及各種報警。圖形顯示最近48小時內的溫度和相對濕度的曲線，友好的用戶操作菜單界面可以使操作人員很方便的對系統和報警狀態進行查詢及消聲，例如：高溫、低溫、高濕、低濕、氣流丟失、更換過濾器、壓縮機超高壓報警等等。具備多級密碼保護功能，包括設定點的改變、報警閥值的設定、通訊的設置及機組的設置等項目都可以通過密碼保護。內置的電源節省功能可以在輸入電源低于允許的設定電壓范圍時自動關閉機組。安裝在控制板上的備份電池可以當主電源出故障時，保存機組的設定參數和歷史記錄。模塊化PEX的每個模塊都有獨立的內部控制器，并且可以根據現場情況，將各模塊通過備選組件連接。當某一模塊出現報警時，自動啟動備用模塊，并且可以使模塊循環工作，平衡各模塊的使用時間。采用備選的S72軟件，通過RS232接口可以連接Challenger+控制器和PC機，可以監控到機組的所有數據。如采用了遠程的PC機及調制解調器后可實現機組的遠程監控。采用