空调培训资料1空调基本知识ppt课件

空调培训 1 （精密空调基础） 中达电通UPS产品处 戴林华 2011-8 Confidential 2 目 录 一、空调基础知识 二、IT机房环境要求 三、机房空调和舒适型空调区别 四、机房空调应用范围 五、机房空调结构 六、机房空调冷却方式分类 七、机房空调送风方式分类 八、机房空调运行过程 九、机房空调在机房中的配置 Confidential 3 1、制冷基本参数： 温度-表示物质的冷热程度 摄氏温度（）：水在1个大气压下凝固点温度定为0 ， 沸腾点定为100 ，中间100等分，每等分为1 。 湿度-空气中所含水蒸气量的多少 绝对湿度：一定温度下，单位重量空气中，水蒸气的含量 相对湿度：一定温度下，湿空气中水蒸气分压与同温度下饱 和水蒸气分压比值 相对湿度总是和温度相关的，交换机房最适宜的温湿度为: 22 -24，45%-55%。 空气的焓值-空气中含有的总热量 一、空调基础知识 Confidential 4 2、制冷性能指标： 制冷量从低温热源吸收的热量，以Q ( Kw)表示 显冷量用于温度变化而消耗的冷量 潜冷量用于相变化，而不引起温度变化而消耗的冷量(水冷凝） 全冷量显热量和潜冷量之和 显热比(SHR)显冷量与全冷量的比值 制冷系数(COP)制冷量与压缩机消耗的功率之比 能效比(EER)得到的冷（热）量与付出的能量之比。包括系统风机 消耗的电量。 空调风量空调机组单位时间内输出的风的总量(常用m3/hr标称) 一、空调基础知识 Confidential 5 3、冷量单位： 千瓦(kw)国际单位制，目前使用最普遍的冷量单位 大卡(kcal/hr)习惯使用单位，与kw的换算关系为： 1kw=860 kcal/hr 冷吨(RT)美国冷吨 1冷吨=3.5kw 匹(HP)又称匹马力，即表示输入功率，也经常表示制冷量。 表示制冷量时，实际含义为消耗1hp功率所产生的制冷量 ： 1HP2.5kw BTU英制冷量单位 1kw=3414BTU 一、空调基础知识 Confidential 6 制冷循环（卡诺循环） 在制冷循环系统中，压缩机从蒸发器吸入 低温低压的制冷剂蒸汽,经压缩机绝热压缩 成为高温高压的过热蒸汽,再压入冷凝器中 定压冷却,并向冷却介质放出热量,然后冷却 为过冷液态制冷剂,液态制冷剂经膨胀阀绝 热节流成为低压液态制冷剂，在蒸发器内 蒸发吸收空气中的热量,从而冷却空气，使 空气的温度下降，达到制冷的目的, 流出低 压的气态制冷剂被吸入压缩机,如此循环工 作。 4、制冷循环 冷凝器 蒸发器 膨胀阀 汽相 液相 相 两 液 汽 压缩机 相 两 液 汽 汽相 一、空调基础知识 Confidential Confidential Confidential 9 3、机房空调设计要求 精确的温度控制:22(1-2) 精确的湿度控制:50%(2-5)% 高显热比:大风量、小焓差 足够的风量:换气次数30次/小时 机房保持正压: 10pa 高洁净度：使用中、高效过滤网 制冷效率高 运行高可靠性 全年制冷运行 考虑冗余与备份 二、IT机房的环境要求 Confidential 10 项目机房空调舒适空调比较结论 温度控制22oC- 24oC 21oC- 27oC 舒适空调无恒温功能 湿度控制50%5%没有控制舒适空调无恒湿功能 空气过滤 ASHRAE 20%+ 简陋舒适空调不满足机房洁净标准 显热比0.9左右0.6-0.7舒适空调降温效率低,持续除湿致 使空气干燥 换气能力30-60次5-15次舒适空调风量小,用于机房内会局 部过热 再热器提供没有舒适空调无温度补偿,有温度过低 现象 加湿器提供没有舒适空调在空气干燥时无法提高 湿度 机房空调和舒适型空调的区别 三、机房空调和舒适型空调的区别 Confidential 11 室外环境 温度 - 35oC42o C -5oC32oC 舒适空调不满足机房严冬和酷暑 仍需制冷要求 智能化程 度 高度智能简单 舒适空调异常无告警直至故障且 不可集中监控 运行时间全年每天 24小时 夏季每天 10小时 舒适空调的结构仅依据人的使用 时间设计 不间断运 行寿命 8年3年 舒适空调不满足机房不间断运行 要求，寿命短 来电自启 动 具备没有 舒适空调不适合机房无人值守要 求 能耗比例11.5舒适空调无谓除湿，耗能较大 总结：机房空调能保证机房恒温、恒湿、恒洁净度、长设计总结：机房空调能保证机房恒温、恒湿、恒洁净度、长设计 寿命、能进行智能监控、适合无人值守机房要求！寿命、能进行智能监控、适合无人值守机房要求！ 三、机房空调和舒适型空调的区别 Confidential 12 机房专用空调 舒适型空调 三、机房空调和舒适型空调的区别 Confidential 13 机房空调的应用范围： 计算中心 过程控制 工业 医疗 电信机房 计算机房 四、机房空调的应用范围 Confidential 14 实验室 洁净室 图书馆 磁带/介质存储 胶片存储 Precision Control 四、机房空调的应用范围 Confidential 15 机房空调框架 支撑部分防火、保温、降噪、密封部分 整体固定架减震板及减震支架防火板保温板 降噪板密封板、密封条 1、空调框架 五、机房空调的结构 Confidential 16 送风系统 风管、风道送风机送风控制 风阀、软连接 静电地板静压仓 电 机 离心风扇 风机轴承、皮带空气过滤器 空开、接触器 风机过载保护 风压（差）开关 2、空调送风系统 五、机房空调的结构 Confidential 17 五、机房空调的结构 2、空调送风系统 风机种类： 皮带驱动式离心风机 直接驱动式离心风机 交流驱动无蜗壳离心风机 EC风机 Confidential 18 制冷系统 压缩部分冷凝部分节流部分蒸发部分 压缩机 高低压力保护器 线圈热保护 压力传感器 冷凝盘管 轴流风扇 压控、调速器 线圈热保护 干燥过滤器、汽液分离器 膨胀阀蒸发器盘管 除湿电磁阀 热气旁通阀 3、空调制冷系统 五、机房空调的结构 Confidential 19 五、机房空调的结构 3、空调制冷系统 压缩机种类： 半封闭式压缩机 全封闭离心式压缩机 全封闭涡旋式压缩机 全封闭数字式压缩机 压缩机的作用： 提高冷凝压力，以提高制冷剂的冷凝温度 制冷剂工况循环运行的动力源 Confidential 20 五、机房空调的结构 3、空调制冷系统 蒸发器、冷凝器作用： 热量交换部件 在换热器上进行热量交换，经过换热器的空气吸收（释放） 热量，使空气温度升高（降低） 经过换热器的制冷剂释放（吸收）热量，使制冷剂发生相的变 化，或者制冷剂的温度发生变化 蒸发器的结构种类： 平板式、V字型式、A字型式 Confidential 21 五、机房空调的结构 3、空调制冷系统 膨胀阀的作用： 节流装置 在制冷循环过程中，经过冷凝器冷凝的高压、高温液相制冷剂 经过膨胀阀节流后，成为低压的液相制冷剂，从而进行后续的 循环。 膨胀阀的种类： 机械式膨胀阀、电子式膨胀阀 Confidential 22 电加热系统 电加热散热片 固定支架 空气开关、接触器 温度保护器 过流热敏电阻 4、空调电加热系统 五、机房空调的结构 Confidential 23 加湿系统 电极式加湿罐 加湿罐托盘 红外加湿灯管 托水盘 控制部件功能部件 给水电磁阀 排水电磁阀 水位浮漂、传感器 电流传感器 5、空调加湿系统 五、机房空调的结构 Confidential 24 五、机房空调的结构 5、空调加湿系统 加湿器的作用： 当机房中的相对湿度低于设定值时，启动加湿系统，将外界的 水经过加湿系统处理后，转换成水蒸气，进入机房，提高机房 的相对湿度 加湿器的种类： 电极式加湿系统 红外线式加湿系统 超声波加湿系统 Confidential 25 控制系统 硬件部分 主控制电路板 显示器 程序存储器 集成电池 加湿控制板 告警输出板 联网卡 其他扩展板 远程控制终端 软件部分 控制逻辑程序 通信协议 监控程序 温湿度采集器 6、控制系统 五、机房空调的结构 Confidential 26 1、直接膨胀风冷式 室外 冷凝器 室内 主机组 优点：安装施工方便、设备运行独立性强 缺点：受室内、外机安装距离和上、下位置落差距离影响 六、机房空调冷却方式分类 Confidential 27 2、直接膨胀水冷式 室内 主机组 板式换热器 或壳 管式换热器 冷却水塔 或干 冷器 优点：通过泵的配置，不受换热部分设备距离限制 缺点：热量迁移通过二次换热系统，系统复杂。水系统工程施工复杂， 机器运行受换热器和水塔的的影响 六、机房空调冷却方式分类 Confidential 28 3、冷冻水冷式 冷冻水来自冷水机组 优点：机器结构简单、机器造价低，运行成本低（无压缩机） 缺点：系统必须配套冷水机组，冷水机组故障会导致整个系统瘫痪；冷 水机组进行备份的话，总造价就会高 六、机房空调冷却方式分类 Confidential 29 冷冻水 来自冷水机组 4、风冷式双冷源空调 优点：机器内具有二套不同方式的制冷系统，运行可靠性高 缺点：机器结构复杂、机器造价高，安装施工复杂 六、机房空调冷却方式分类 Confidential 30 5、水冷式FREE-COOLING空调 运行过程:在夏季，FREE-COOLING阀门关闭，是个水冷循环的机器；冬季FREE- COOLING阀门打开，冷却水直接作为冷媒，进入蒸发器，进行制冷，无需启动 压缩机，类似冷冻水空调 优点：在冬季可能节能 缺点：机器结构复杂、机器造价高，安装施工复杂 六、机房空调冷却方式分类 Confidential 31 6、风冷式FREE-COOLING空调 夏季：运行如左图。压缩机 运行，空调为正常风冷机组 冬季：运行如右图。压缩机 系统停止工作，通过中间的 活动隔板改变方向，将室外 的新鲜冷空气直接引入机房 ，同时将室内的部分热风排 至室外 六、机房空调冷却方式分类 Confidential 32 A W-F C D H l风冷冷凝器冷凝器 l干冷器冷器 l l 或冷却水塔或冷却水塔 l冷水机组 7、空调组合图 六、机房空调冷却方式分类 Confidential 33 1、下送、上回风空调 使用机房：具备架空地板、并且架空地板高 度300的机房 优点：架空地板下部作为一个整体的静压箱 ，相对来说，送风过程中，送风比较均匀。 同时，由于地板的屏蔽作用，空调在运行过 程中，噪音相对会轻运行注意点：确保地板 下送风畅通，风路不畅，会影响空调运行 七、机房空调送风方式分类 Confidential 34 2、上送、前回风空调 使用机房：不具备架空地板、或者架空 地板高度不够的机房 使用方式：配套送风风帽或者送风风管 进行使用。从运行效果来讲，风管送风 能保证送风距离，达到较好的效果 相对于下送风，上送风空调送风系统要 求较高的压头，机房运行的噪音也较大 七、机房空调送风方式分类 Confidential 35 3、机架式空调 1）水平送风式 使用机房：应用于高密度机 架进行局部制冷 七、机房空调送风方式分类 Confidential 36 使用机房：应用于高密度机 架进行局部制冷 3、机架式空调 2）下送风式 七、机房空调送风方式分类 Confidential 37 应用： 每台机架空调对应每个机架 内的服务器，同时安装有备 份机架式空调 3、机架式空调 3）下送风式空调应用 七、机房空调送风方式分类 Confidential 38 4、空调送风辅助系统 1）机柜式辅助排风 对于热量比较高的机架，在机柜上安装 该系统，通过风机抽风的方式，强制增 大经过服务器的空气流量，辅助服务器 降温 七、机房空调送风方式分类 Confidential 39 4、空调送风辅助系统 2）地板下辅助送风 对于热量比较高的机架，在机柜地板下 安装该系统，通过地板下辅助送风的方 式，强制增大经过服务器的空气流量， 辅助服务器降温 七、机房空调送风方式分类 Confidential 40 1、机房空调温度控制过程： 温湿度传感器探测到的 实际回风温度 空调设定的控制 温度 比较 温度控制范围 控制软件控制导通压缩机控制接触器，压缩机启动，制冷系统开 始工作； 随着制冷系统的运行，实际回风温度逐渐接近设定温度，到达设 定温度时，制冷系统停止工作。 制冷系统停止工作后，回风温度再次逐渐上升，重复上述过程。 八、机房空调运行过程 Confidential 41 2、机房空调湿度控制过程： 1）加湿过程 温湿度传感器探测到的 实际回风湿度 空调设定的控制 湿度 比较 低于设定点，并超 过湿度控制范围 控制软件控制导通加湿器控制接触器，加湿器电极通电，并借助水的导电性能 ，电极导通，水被加热，至沸腾，产生蒸汽，进入空调，并送入机房。加湿罐 水位电极探测水位，低于一定程度，开启电磁上水阀，自动补水。 随着加湿系统的运行，实际回风湿度逐渐接近设定湿度，到达设定湿度时，加 湿系统停止工作。 加湿系统停止工作后，回风湿度再次逐渐下降，系统重复上述过程。 八、机房空调运行过程 Confidential 42 2、机房空调湿度控制过程： 2）除湿过程 温湿度传感器探测到的 实际回风湿度 比较 高于设定点，并超过 湿度控制范围 空调设定的控制 湿度 除湿过程是经过压缩机运行过程进行的。 减少蒸发面积除湿：控制软件控制除湿电磁阀关闭，同样量制冷剂经过蒸发面积减 小，出风温度降低，大量的水被冷凝排出。 (降低风量进行除湿：控制软件控制降低风机转速，经过蒸发器的风速下降，出风温 度降低，大量的水被冷凝排除。） 在除湿过程中，如果温度已经到达设定点，而湿度还未到，则压缩机继续运行，同 时启动电加热器进行温度补偿。 随着除湿系统的运行，实际回风湿度逐渐接近设定湿度，到达设定湿度时，加湿系 统停止工作。 除湿系统停止工作后，回风湿度再次逐渐上升，系统重复上述过程。 八、机房空调运行过程 Confidential 43 1、机房内热量的核算 机房热量来源： 1）围护结构传导热量(太阳辐射+临近房间传导）-Q1: 根据地区差异存在不同，通常进行估算：200-300 W/M2 2）IT设备运行过程中产生的热量（按最大量配置）-Q2: 以IT设备的功耗计算，通常情况下，所耗电能就是产生的热量，也可以按 UPS的满载功率进行计算 3）照明产生的热量-Q3：按20 W/M2 4）人员产生的热量-Q4：按每人180W 5）新风导入带来的热量-Q5=G（h新风-h室内），（G：新风量，h：焓值） Q总热量=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 九、机房空调在机房中的配置 Confidential 44 2、机房内空调冷量配置 1）机房内所需的冷量=机房内热量 Q总冷量= Q总热量 2）在1）的基础上，再加上备份空调： 预留备份空调：一般13台备1，410台备1-2，1115 台备2-3(视单台冷量定） 3）冷量配置原则：尽量不考虑总冷量由1台机组负担，需要 多台空调共担，单台的冷量不宜太大。 九、机房空调在机房中的配置 Confidential 45 3、机房内空调送风方式的选择 1）如果机房内安装有架空地板，且架空地板高度300，考虑选用 下送风空调 2）如果机房内没有安装架空地板，或者架空架空地板高度不足以 保证送风通畅，则考虑选用上送风空调 上送风空调在使用时需要加装送风风帽，以保证空调送风方向 如果机房具备条件，上送风空调配合送风风道，空调运行效果 将优于风帽送风 九、机房空调在机房中的配置 Confidential 46 4、机房内空调机型的选择 1）风冷型-如果空调具备室外机安装条件： 室内外机冷媒管总距离不超过30米 如果室外机安装位置位于室内机的上方，高度15米 如果室外机安装位置位于室内机的下方，高度5米 在具备上述条件，用户又没有特殊要求的情况下，首选风冷 型空调进行配置 如果不具备上述条件，用户又希望使用风冷空调，则设法 创造条件，如搭建室外机安装平台，或者，将室外机进行 挂墙安装 九、机房空调在机房中的配置 Confidential 47 4、机房内空调机型的选择 2）水冷型-如果空调不具备安装风冷型空调的条件 水冷型空调配套冷却水塔或干冷器运行，通过选择泵的型 号，解决风冷型空调内外机距离的问题 3）冷冻水型-如果用户规划配套冷水机组，或者大楼本身具 有冷水机组提供冷冻水 选用冷冻水型空调的优点为内机能耗低 4）其他机型-双冷源、free-cooling等作为特殊机型根据现 场情况和用户需要进行选择 九、机房空调在机房中的配置 Confidential 48 5、配置case举例 位于三楼50