某机房空调方案

1    空调设计方案    2

1.1    概述    2

1.2    机房环境特点    2

1.3    精密空调负荷计算方法的确定    3

1.4    精密空调选型    4

1.5    送风方式的选择    5

1.6    空调室外机安装位置    5

2    艾默生PEX系列精密空调介绍    6

2.1    Liebert.PEX系列描述    6

2.2    Liebert.PEX系列数据    7

2.3    Liebert.PEX机组的特点    8

2.4    Liebert.PEX机组的设计    9

2.5    Liebert.PEX机组的节能设计    12

3    新增空调安装规划    13

3.1    总体规划    13

3.2    安装规划    13

1空调设计方案

1.1概述

机房良好的空调系统为电子计算机系统能够连续、稳定的运行，及时调节计算机设备及其它设备系统所散发的热量，维持机房内的恒温恒湿状态并控制机房的空气含尘量提供保证。

1.2机房环境特点

机房中的计算机及网络设备在运行中散热量大而且集中，散湿量极小，散热量的95%是显热，热湿比极大，焓差小。在这种情况下，空气处理可近似作为一个等湿降温过程。

根据热的传播方式—传导、辐射、对流分析，疏散显热的最有效方式是对流，这就需要大量的冷风将热量带走。

机房专用精密空调充分考虑了计算机设备的特点，在相同制冷量的基础上，加大了风量。加之专用的送回风风库，送、回风均匀，能够较为迅速、有效地带走机器热量。

计算机设备除了对温度有要求外，对湿度亦有要求。而集中空调无法控制湿度恒定，如果再加一套湿度控制系统，无形中又加大了投资维护量。而专用空调实现了对湿度的自动控制，使计算机设备不论在极湿润的夏季还是在极干躁的冬季都能在恒湿状态下正常工作。

此外，机房对洁净度亦有严格的要求，这个要求远远高于办公用房。由于集中空调送风方式的特点决定其不能满足此要求。而专用空调中有中效过滤系统，可随时更换过滤网，方便 、省时、经济。

本机房空气环境设计参数：

机房内主要热量的来源如下：

✧设备负荷（计算机及机柜热负荷）；

✧机房照明负荷；

✧建筑维护结构负荷；

✧补充的新风负荷；

✧人员的散热负荷等。

✧其他

  热负荷分析：

（1）计算机设备热负荷：

Q1=860xPxη1η2η3        Kcal/h

Q1：计算机设备热负荷；    P：机房内各种设备总功耗；    

η1：同时使用系数        η2：利用系数        η3    ：负荷工作均匀系数

通常，η1η2η3取0.6—0.8之间。

（2）照明设备热负荷：

Q2=CxP    Kcal/h

P：照明设备标定输出功率

C：每输出1W放热量Kcal/hw（白炽灯0.86口光灯1）根据国家标准《计算站场地技术要求》要求，机房照度应大于2001x，其功耗大约为20W/M2，以后的计算中，照明功耗将以20 W/M^2为依据计算。

（3）人体热负荷

Q3=PxN    Kcal/h

N：机房常有人员数量

P：人体发热量，轻体力工作人员热负荷显热与潜热之和，在室温为21℃和24℃时均为102Kcal。

（4）围护结构传导热

Q4=KxFx(t1-t2)    Kcal/h

K：围护结构导热系统普通混凝土为1.4-1.5        F：围护结构面积

t1：机房内的温度℃        t2：机房外的计算温度℃

在以后的计算中，t1-t2定为10℃计算。屋顶与地板根据修正系数0.4计算。

（5）新风热负荷计算较为复杂，在此方案中，我们以空调本身的设备余量来平衡，不另外计算。

（6）其他热负荷

除上述热负荷外，在工作中使用的示波器、电烙铁、吸尘器等也将成为热负荷，由于这些设备功耗小，只粗略根据其输入功率与热功当量之积计算，Q5=860xP。

根据以上各部分对热负荷的计算要求我们可以知道，机房主要的热负荷来源于设备的发热量及维护结构的热负荷。因此，我们要了解主设备的数量及用电情况以确定精密空调的容量及配置。根据以往经验，除主要的设备热负荷之外的其他负荷，如机房照明负荷、建筑维护结构负荷补充的新风负荷、人员的散热负荷等，可根据计算机房的面积测算。根据此机房的用途，可考虑按照机房设备发热量和机房面积两部分进行测算。具体如下：

a.功率及面积法：

    Qt=Q1+Q2 

Qt 总制冷量（KW） 

Q1 室内设备负荷（=设备功率×同时系数0.6~1）。电脑机房系数取为0.6比较合理。

Q2 环境热负荷（=0.10～0.18kW/m2 ×机房面积）。考虑到电脑机房位置在北京，根据环境条件确定本工程环境热负荷为0.1kW/m2比较合理。

1.4精密空调选型

根据以上的计算方法，电脑机房的热负荷计算及空调配置如下：

电脑机房共有20个机柜，面积60m2。

电脑机房区域总热量=20*2.5*0.6+60*100/1000=120+17=36KW

所以电脑机房区域的面积为60平方米所需制冷量为36KW/h。

本次设计按2台风冷式机组考虑，因为夏天热负荷较大，所以两台空调中选用一台制冷量为40KVA的精密空调。本次方案推荐选用艾默生PEX 系列机房专用空调

，其型号分别为P1035FAPMS1R、P2040FARMS1R。采用1+1主备份模式,一一备，其一台空调单独运行即可满足机房的制冷量要求。

1.5送风方式的选择

本次方案规划，我们采用原空调机组一致的地板下送风、顶部回风的气流组织形式。此种送风方式可根据工艺的要求随意开设送风风口，各处空调效果均匀，整体空调效果较好。具体见下图：

相对于上送风“先冷环境，再冷设备”的气流组织形式，地板下送风的气流组织形式是“先冷设备，再冷环境”，因此散热效果更好，也更加节能。

1.6空调室外机安装位置

新增空调室外机安装在电脑机房内原空调室外机房内，原空调室外机拆除。

2艾默生PEX系列精密空调介绍

2.1Liebert.PEX系列描述

下送风风冷机组技术参数

●高可靠性、高节能性、全寿命低成本

●同等制冷量条件下，占地面积最小。侧面及背面不需要维护空间，前面只需要600mm维护空间

●可拆卸后搬运，保证重新组装与整机无差别，适合特殊场地搬运（如利用小电梯或狭小通道）

●艾默生Copeland高效涡旋式压缩机，直接适合环保制冷剂（R407C）。

●自适应风机系统，满足不同机外余压需求

●大面积V型蒸发器，快速除湿设计，确保节能

●独特的高效远红外加湿系统，加湿速度快，适应恶劣水质，低维护量

●全中文图形显示屏

iCOM强大的群控与通讯功能

2.4Liebert.PEX机组的设计

Liebert.PEX风冷系统的室内机由压缩机、蒸发器、加热器、风机、控制器、远红外加湿器、热力膨胀阀、视液镜、干燥过滤器等主要部件组成。

水冷系列还包括高效板式换热器、水流量调节阀。

室内侧制冷系统和水系统中可能涉及维护、更换的器件全部采用易拆卸的Rotalock连接方式，使维护更方便。

✧PEX风冷机组整机性能体现了高可靠性、高灵活性、高节能率、全寿命低成本。

✧PEX可靠性充分体现在：iCOM智能控制系统；Copeland涡旋压缩机；自适应风机系统；远红外加湿系统；全调速低噪声冷凝器等

✧PEX高灵活性、高节能率充分体现在：iCOM智能控制系统；自适应风机系统；远红外加湿系统；全调速低噪声冷凝器；占地面积小；可拆卸搬运，全正面维护；可直接应用环保制冷剂等

✧PEX全寿命成本充分体现在：iCOM智能控制系统；Copeland涡旋压缩机；自适应风机系统；V型蒸发器；快速除湿系统；远红外加湿系统；全调速低噪声冷凝器等

✧采用真正的模块化设计思路。生产的单制冷回路和双制冷回路PEX系列精密空调，可以提供单机的制冷量为20KW至100KW，并可组合在一起。即能满足现阶段的使用，又能适应未来发展的需求，具有非常广泛的应用范围。它采用了先进的微处理器控制技术，完全满足机房对环境的精密控制要求。并且机组控制器可完成各机组间的定时切换及故障切换，同时便于空调系统的集中管理。PEX 机组标配加湿系统为远红外加湿器。

✧应用高能效比的谷轮(Copeland,艾默生子公司，世界上最大的涡旋式压缩机生产厂)公司涡旋式( SCROLL )压缩机。涡旋压缩机的活动部件的减少使机组的噪声及震动降低很多；压缩机的压缩过程连续、平稳；压缩机的排气过程旋转角度超过540度；在吸气及压缩过程中没有热量交换；在压缩过程中制冷剂气流方向没有改变；减少了气流损失；涡旋式压缩机无需高、低压阀门；减少了阀门损失，防止产生液击；启动电流低。

✧采用了“V型”蒸发器盘管，采用了带内螺纹的铜管及冲缝型翅片，比采用传统式盘管的机组有更高的传热效率。采用“V型”结构盘管可使制冷系统的循环与制冷负荷相匹配，并且通过盘管表面的气流更加平稳，最大限度的降低机组噪声。配有专门除湿电磁阀，当除湿时只用双面蒸发器的其中一面，电磁阀保证只用其2/3面积进行除湿，达到了快速和节能的除湿效果，避免了过度除湿从而增加再热设计，达到节能目的。

✧高效低维护量的远红外加湿器：加湿速度快，适应恶劣水质，低维护量。加湿器不锈钢水盘，高强度的石英灯，微电脑绝对湿度逻辑控制，5至6秒钟内即可将洁净的蒸汽微粒加入空气中。石英灯提供的辐射能，使水份在纯净状态蒸发，不含杂物。远红外加湿器备有自动供水系统，它大大减少了清理维护工作。这个系统有一个调整的过量供水器以防止矿物质沉淀，在水压为34.5至1034千帕之间，可适当地调节流量。控制阀还设有一个Y型的松紧螺旋扣，内置水过滤网。远红外加湿对水质无要求，运行成本低，加湿量大，维护量少。当加湿水盘内达到高水位标准时，水位探测器将传达报警信号，石英灯和加水阀门都关闭保护。运行成本低（免除电极加湿式需频繁维护和更换加湿罐的问题）。

✧张力自调节风机系统，在出厂设置或现场可通过更换电机皮带轮和皮带的方式(而不是风机皮带轮和皮带)调节机外余压，在增加机外余压的过程中，确保通过增加电机功率同时增加风量和风压（而不会导致更换风机皮带轮和皮带导致的风压增加、风量下降的问题）。此外，独特的皮带张力调整系统，可避免在运行过程中出现皮带过松及过紧的现象，消除了风机丢转的弊病，大大的延长了皮带的使用寿命。

✧PEX系统的微处理控制器采用全中文蓝色背光液晶LCD显示屏显示，一般情况下显示室内当前的温度和湿度，温湿度设定值，设备输出百分比图（风机、压缩机、制冷、制热、除湿、加湿等）及报警情况。用户还可以从显示屏的主菜单上进入浏览各设定点、事件记录、图形数据、传感器数据，报警设置等更详细的信息。用户界面操作简洁，多级密码保护，能有效防止非法操作。控制器具有掉电自恢复功能，以及高/低电压保护。通过菜单操作可以准确了解各主要部件运行时间。专家级故障诊断系统，可以自动显示当前故障内容，方便维护人员进行设备维护。可存储400条历史事件记录，可以记录MESSAGE（消息），WARNING（警告）， ALARM（报警）三种事件。配置RS485接口，通信协议采用信息产业部标准通信协议。友好的用户操作菜单界面可以使操作人员很方便的对系统和报警状态进行查询及消声，机组的控制器具有声、光信息报警，标准报警信息包括：高温报警、低温报警、高湿报警、低湿报警、系统高压报警、系统低压报警、滤网堵报警、风量丢失报警、其他用户自定义报警等。机组信息可以通过PC机监控。

✧iCOM控制器强大的Teamwork群控功能。PEX 的每个模块都有的iCOM控制器，并且可以根据现场情况，将各模块联动与群控，同一区域可以将32套机组进行Teamwork方式统一控制管理。实现的Teamwork群控功能包括：1、备份：备份自动切换功能，当群组中机组发生故障时，备份机组自动投入运行，提高空调系统的可靠性； 2、轮巡：定时切换备份机组 ；3、层叠：根据机房内热负荷的变化自动控制机组中空调机的运行数量；达到节能的目的 4、避免竞争运行：避免同一机房内多台空调机同时运行在相反的运行状态（制冷/加热、加湿/除湿），达到节能的目的 

✧采用高效全调速冷凝器，噪声水平业界最低。其机组框架由不锈钢连接件与船用等级耐腐蚀铝材组成；一体式风机组合采用独特减震设计；维护要求极低的风扇电机适用于各种气候条件；单/双制冷回路设计；(室外冷凝器)适用于各种恶劣气候条件；可选择水平/垂直两种方式进行(冷凝器)安装。

标配漏水检测器，先进的漏水检测系统可以向机组或一个的监控系统提供声光报警信息。当漏水告警启动时，将自动关闭加湿系统。

2.5Liebert.PEX机组的节能设计

1、高能效压缩机，确保机组高能效比：

采用了世界最大的工业级别压缩机制造商谷司（艾默生子公司）生产的高效涡旋式压缩机，能效比高。涡旋压缩机的活动部件的减少使机组的噪声及震动降低很多；压缩机的压缩过程连续、平稳；压缩机的排气过程旋转角度超过540度；在吸气及压缩过程中没有热量交换；在压缩过程中制冷剂气流方向没有改变；减少了气流损失；涡旋式压缩机无需高、低压阀门；减少了阀门损失，防止产生液击；启动电流低。 

2、“V”型双面蒸发器结构，确保高换热效率：

提高了换热面积，保证了换热效率高，不用加大风机功率弥补换热面积不足，同时机组运行匹配优越。 

3、    快速除湿功能保证除湿工况的节能：

配有专门除湿电磁阀，当除湿只用双面蒸发器的其中一面，电磁阀保证只用其2/3面积进行除湿，达到了快速和节能的除湿效果，避免了过度除湿从而增加再热设计，达到节能目的。

4、减少再热器设计，实现节能：

因具备快速除湿设计，因此只需要设计一级再热器即可以满足再热要求，减少了因除湿引起的再热工作时间，从而实现节能。

5、自张力调节室内风机设计，实现风机节能：

室内风机为最匹配效率设计，保障风机工作在最佳状态，达到节能目的。自张力调节设计保障传动机构高效稳定工作。

6、高效远红外加湿器与绝对湿度控制节能：

高效远红外加湿器5至6秒钟内即可将洁净的蒸汽微粒加入空气中，加湿效率高。绝对湿度控制方式是按空气中的水分含量控制湿度，不会因温度波动引起的相对湿度波动，造成机组不必要的加湿或除湿动作。一般机房的温度波动是正常的，如果采用相对湿度控制湿度，则在机房温度降低时相对湿度升高，引起机组的除湿运行，造成不必要的能耗；反之温度升高时相对湿度会减小，引起不必要的加湿运行。

7、室外全调速风扇：保障室外风机转速与室内机组要求的散热量时时匹配，达到节能目的。

8、iCOM控制器强大的联动与群控功能，通过Teamwork方式统一控制管理,实现机房环境的节能控制。

3新增空调安装规划

3.1总体规划

根据我方工程师对电脑机房内新增空调环境的勘察，新增空调室内机组分别安装在电脑机房南北两位置。其中P2040FARMS1R安装在原空调机组处，原空调机组拆除。新增空调室外机安装在原空调室外机房内，原空调室外机拆除。

3.2安装规划

由于新增空调室外机安装位置受环境，新增室外机只能安装在原空调室外机平台处。且新增空调机组必须待原空调机组拆除后才能进行安装。根据我们的规划和计算，我们决定采用以下措施对新增空调进行安装，满足机房内制冷量的需求。

1、先安装机房北边新增P1035FAPMS1R空调室内机，并做好与室外机连接的所有管线。

2、由于现在是冬天，室外温度较低，机房内设备散热量不大。我们规划用一个双休日时间，进行对原空调机组的拆除和新增空调室外机组的安装，新增空调（P1035FAPMS1R）室内与室外机连接安装好后，立即进行调试开机，维持机房制冷量。在这过程中，我们将把电脑机房两边的门打开，使室外空气与室内空气流通起来，增大散热量，满足机房内温度要求。

3、安装另一台空调机组及监控设备。