机房空调-培训资料(1)

1中国电信大连分公司网络发展部2018年8月机房空调培训资料2提纲第一部分基本概念第二部分空调送风和冷却第三部分常见空调分类3第一部分基本概念一、基本概念机房空调：为保证机房设备的安全运行而提供长期不间断的恒温、恒湿、洁净的空调环境的设备。机房空调的三项基本职能：恒温、恒湿、洁净机房空调系统的组成：为达到所需空气参数，空调系统一般由两个循环部分组成制冷循环部分——空调室内要保持恒定的温度，空调系统就须提供适当的冷量；制冷循环部分给空调系统源源不断的提供冷量，同时也具有除湿的功能。空气循环部分—要达到空调室内的其它参数如：湿度、洁净度、气流速度等要求，以及要使冷量的良好交换和均匀分布，就需室内空气有序的、科学的通过空气处理设备，均匀的、科学的送到空调区域以达到良好的空调要求效果。制冷循环空气循环4第一部分基本概念二、机房空调性能指标及意义性能指标定义意义备注总制冷量在规定的制冷量实验条件下,空调机从机房除去的显热和潜热之和衡量机组制冷能力的指标空调选型依据显热制冷量在规定的制冷量实验条件下,空调机从机房除去的显热部分的热量机组消除机房热量能力的指标机房内产热主要为显热显热比显热制冷量与总制冷量之比衡量机组消除机房热量效率的指标显冷比越大，消除机房热量能力越强制冷系数制冷机在规定工况下制冷量与轴功率的比值(COP)衡量机组制冷效率的主要指标压缩机一般要求＞3.3（国家要求）能效比总制冷量与制冷消耗功率之比衡量机组效率的主要指标如单位为BTU,压缩机一般要求＞11.55第一部分基本概念三、空调冷量单位及换算关系千瓦万大卡/小时万大卡/小时冷吨蒲式耳KW万Kcal/hRTKbtu/h10.0860.2843.41311.613.33.5170.3112注：匹(HP)也经常表示制冷量。表示制冷量时1HP≈2.5KW表示功率时1HP=0.735KW即：1HP空调表示压缩机输入功率为735W，可输出冷量大约2500W。6第一部分基本概念四、机房空调常用参数注：机房空调一般按照回风温度22±20C或24±20C时的制冷量进行选择摄氏温度(0C)华氏温度(0F)绝对温度(K)15/9(0F-32)K-2739/50C+3210C+2731温度：表示物质的冷热程度湿度名称定义意义绝对湿度每m3空气中含有的水蒸气量（Kg）单位体积空气中的水量相对湿度空气中实际含有的水蒸气量与同温同压下能容纳的水蒸气的最大量之比，用%表示。空气的干燥程度,百分比越小，空气越干燥。含湿量每Kg空气所含有的水蒸气量（g）单位质量空气中的水量湿度：空气中所含水蒸气量的多少注：注:相对湿度总是和温度相关的，交换机房最适宜的湿度为45%-55%。7第一部分基本概念四、机房空调常用参数露点温度：空气达到饱和时的温度在空调系统中，蒸发器或表冷器的表面温度低于入口空气的露点温度，空气中的水蒸气就会凝结出来，以此亦达到除湿的目的。一般机房(24℃,50%)的露点温度为13.2℃,低于此温度的物体表面会结露。洁净度：含尘等级，即每立方米空气中所含尘粒的多少洁净房间的含尘等级要依照设备的工艺要求而定，按国标GB-2887-82规定，一般分为三级：A级B级C级粒度≥0.5μ≥0.5μ≥0.5μ个数≤3500粒/升≤10000粒/升≤18000粒/升空气的焓值：空气中含有的总热量，等于干空气焓值与水蒸气焓值之和i=1.01𝑡+2500+1.84𝑡∗𝑑1000(𝑘𝑗/𝑘𝑔干空气)焓差：空气状态变化所产生的空气热能变化8第一部分基本概念五、空调组成结构冷凝器蒸发器压缩机储液罐膨胀阀空调主要由蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀四部分组成。9第一部分基本概念六、冷媒变化情况气体高温高压液体低温低压气体低温低压压缩机（压缩）耗电做功使低温低压冷媒气体变为高温高压气体冷凝器（冷凝）向空气放出冷媒的热量使气态冷媒变为液态膨胀阀（膨胀）降低冷媒压力调整冷媒流量蒸发器（蒸发）空气吸收冷媒的冷量使液态冷媒变为气态液体高压高温10提纲第一部分基本概念第二部分空调送风和冷却第三部分常见空调分类11第二部分空调送风和冷却一、机房空调送风方式风帽上送风风帽上送风方式的安装较为简单、整体效率较低，对机房的要求也较低，所以在中小行机房中采用较多。风帽上送风机组有效距离约为12-15m，两台对吹也只达到30m左右，而且送回风容易收到机房各种条件的影响（如走线架、机柜摆放、空调摆放、机房形状等），所以机房内的温度场相对不是很均匀。此种送风方式还要求设计考虑机组回风通畅，距离回风口前1.5m以内无遮挡物。上送风形式（风帽）12第二部分空调送风和冷却一、机房空调送风方式上送风形式（风道）风道上送风风道上送风工程造价高于风帽送风方式，安装及维护也较为复杂，对机房的层高也有较高的要求。在风帽上送风无法满足送风距离，空调房间又要求各处空调效果均匀的场所，一般推荐采用此种送风方式机型。风管和风机设计匹配合理时，送风距离可以达到近百米。为了让风管安装后房间仍有较为合适的高度，对房间楼层净高一般要求很高。13第二部分空调送风和冷却一、机房空调送风方式地板下送风在机房内铺设静电地板，将机房专用空调的冷风送到静电地板下方，形成一个很大的静压箱体，静压箱可减少送风系统动压、增加静压、稳定气流、减少气流振动等，使送风效果更理想。再通过带孔地板将冷空气送到服务器机架上。回风可通过机房内地板上空间或专用回风风道（天花板以上空间）回风。静电地板高度为≥500mm（具体根据空调送风量计算）。空调总送风量Q（m3/h），地板出风口截面宽度W（m），地板架高高度H（m），标准气流速度V=2.5（m/s）下送风形式（防静电地板）H＞𝑄3600∗𝑉∗𝑊14第二部分空调送风和冷却一、机房空调送风方式精确送风形式精确送风精确送风就是将空调送出的制冷风量，通过可控制的风道送到通讯设备的下端或侧端，最大程度地利用空调送出的冷量和风量，与通讯设备的发热量进行交换，有效避免通讯设备出现高温或局部过热现象的发生，以降低空调无效部分的制冷功率，达到降耗节能。其实地板下送风方式也是机柜底部为进风口，使冷空气直接与机架内设备进行冷热交换，也可以算是简单的精确送风方式。15第二部分空调送风和冷却一、机房空调送风方式列间送风形式列间送风列间送风方式，采用行间空调（列间空调），是将行间空调放在服务器机柜列间，热源直接散热的设备，主要应用于高热密度机房。为了达到设备高效率冷却、不产生局部过热现象，冷空气必须由组织的进入设备的内部进行排热，此时采用冷、热通道隔离或是封闭冷、热通道的方式，可以有效地控制因冷风气流和热风气流短路，而减低了冷却的效果。16第二部分空调送风和冷却一、机房空调送风方式总而言之，不同的机房情况所采用的机房空调送风方式不一样，其采用哪种送风方式也和设备功耗高低紧密相连。风帽送风在目前运营商机房最为常见，施工简单，显而易见。风道送风因为涉及机房净高因素不广泛应用。精确送风多数需要综合考虑机架列间距，改造风道和机架面板存在困难，不广泛应用。地板下送风较多应用在早期数据中心机房，机架功率密度较低（3KW/机架）。也可结合热通道隔离或是封闭冷、热通道的方式，单机架功率可达3-5KW。列间送风现在多应用中大型数据中心机房，同时结合热通道隔离或是封闭冷、热通道的方式，单机架功率可达6KW以上。值得一提的是，随着云计算发展，微模块形式应运而生，集成了数据中心所有子系统，包括机柜、配电、制冷等基础设施，其快速部署、高效节能、空间紧凑、灵活扩展。17第二部分空调送风和冷却一、机房空调送风方式18第二部分空调送风和冷却二、机房空调冷却方式六种冷却方式风冷型：建议优先选用风冷机组，适合室内机室外机接管长度＜60米、室外机低于室内机＜5米、室外机高于室内机＜20米的安装条件。水冷型：风冷机组室内机室外机距离及高度差不满足要求；用户可常年提供冷却水的安装条件；北方应用易结冰。乙二醇冷却型：适合风冷机组室内机室外机距离及高度差不满足要求；主要应用于在北方冬季结冰地区。乙二醇自然冷却型：节能方案，在乙二醇冷却的基础上应用。适合需要充分利用室外冷空气的冷量，减少机组压缩机的能耗的要求。冷冻水型：适合可充分利用廉价冷冻水节约运行费用，且大楼可常年提供冷冻水的安装条件。双冷源型：适合可充分利用廉价冷冻水节约运行费用，需要中央冷冻水切换交替使用或备份使用的安装条件。19第二部分空调送风和冷却二、机房空调冷却方式风冷型机组水冷型机组乙二醇型机组乙二醇自然冷却型机组冷冻水型机组双冷源型机组20提纲第一部分基本概念第二部分空调送风和冷却第三部分常见空调分类21第三部分常见空调分类一、风冷型机房精密空调主要特点：控制精度高，焓差小，送风量大，换气次数多；恒温恒湿，适合全天候运行，寿命长；送回风方式灵活：风帽、风管上送风，架空地板下送风，精确送风；适合通信机房使用，温度设置22+2℃，相对湿度40+15%。规格：制冷量30KW、……、60KW、……、100KW（具体规格参照采购目录）优点：送风量大，送风距离长，具备加湿功能，较好的保证机房温度、湿度要求。缺点：属于大型机，对空间要求较高，室外机安装不仅要考虑安装空间，必要时也需要考虑室外机承重问题。应用场景：多用于通信机房，机房空间较大，设备发热量较为集中（通常为汇聚层以上机房）。22第三部分常见空调分类空调室内机及常用送风方式风帽上送风风管上送风地板下送风精确送风卧式安装（向上排风）立式安装（向外排风）空调外机机及常用安装方式23第三部分常见空调分类二、小型机房及基站空调主要特点：控制精度偏低，焓差小，送风量与精密空调偏差较大；恒温，适合全天候运行，寿命较长；送回风方式单一：多数为风帽上送风；适合小型机房、基站机房使用，可设置温度控制启动，通常不具备加湿功能。规格：制冷量1.5P、2P、3P、5P（P-匹，1P≈2.5KW制冷量，具体规格参照采购目录）优点：属于小型机，对空间要求较不高，空调室外机安装灵活，可外挂墙体。缺点：送风量小，送风距离短，通常不具备加湿功能。应用场景：多用于小型机房及基站，机房空间较小，设备发热量较低（通常为接入层以下机房）。24第三部分常见空调分类二、小型机房及基站空调舒适空调空调室外机精密空调精密空调和舒适空调对比：精密空调舒适空调结构件框架钢结构，耐腐蚀塑料件为主，钢板喷涂风机合金材料风机塑料风机控制系统微电脑控制，告警全面控制功能简单，告警单一压缩机涡旋式、半封闭活塞式涡旋式、转子式因此，对于通信机房建议选用精密空调，对空调要求不高可以考虑舒适空调。25第三部分常见空调分类三、水冷中央空调传统风冷空调系统之思考第一代传统机房模型使用了二十多年，即风冷直膨机，现在每年市场需求仍有几万台。空调机整机功耗由：•制冷压缩机功耗•室内风机功耗•室外冷凝器功耗•加湿器功耗•制冷再热功耗空调能效比低下。空调制冷能效受环境温度、冷凝器安放密度、空调制冷管道长度、等诸多因素影响。温湿度控制不合理能耗高。大量室外机密集布置影响声环境26第三部分常见空调分类三、水冷中央空调27第三部分常见空调分类三、水冷中央空调冷却塔冷却水泵+管路冷水主机冷冻水泵+管路列间末端空调水冷空调系统主要构成冷却设备冷却水循环制冷心脏冷冻水循环精确处理•匹配冷水主机•冬季直接供冷•备份设置•变频运行•冷却循环动力•备份管路设置•变流量运行•直接制取冷冻水•根据冷负荷配置•不同安全级别•N+1~N配置•连接冷冻系统•输送冷媒水•备份管路设置•变流量运行•精确定点制冷•不同安全级别•N+X配置28第三部分常见空调分类三、水冷中央空调机组备份安全性考虑：为保证机组设备在出现故障情况下的机房安全性，冷水机组和末端空调设备均需要考虑安全备份。一般情况下，可采用主机N+1备份。首先，冷冻机房的冷水机组N台（例如2台）能满足整个机房楼的负荷要求，另外再增加一台主机作为备份。末端空调设备也做N+1的安全备份考虑。机组供电安全性考虑：可以考虑采用蓄冷灌，作为瞬时停电时冷冻水系统的备用系统，在保障机房空调