精密空调设计方案参考.doc

XXXXXX 机房精密空调机房精密空调 设设 计计 方方 案案 20112011 年年 1 1 月月 1515 日日 目目 录录 第一章第一章项目概述项目概述1 第二章第二章设计依据设计依据2 1.1精密空调设计标准2 2设计依据2 3设计原理3 3.1舒适性空调与机房专用空调区别3 第三章第三章精密空调设计精密空调设计7 1精确总热负荷的计算7 2机房热负荷估算法依据8 3机房热负荷估算法依据9 4空调室内室外机位置建议9 第四章第四章艾默生机房精密空调介绍艾默生机房精密空调介绍12 1PEX 系列描述.12 2PEX 机组的特点.13 3PEX 机组的设计.14 4PEX P1025F 技术参数16 第五章第五章精密空调配置表精密空调配置表17 乐平市人民医院机房精密空调设计方案 江西明天高科技有限公司 0 第一章第一章 项目概述项目概述 XXV 机房层高 3 米，地板下高度 30 厘米。根据及计算机机房设计国家标准， 需要通过精密空调来实现对环境温度、湿度的调节，为计算机及网络设备的稳 定运行提供优良的环境。 空调安装位置预留第二台精密空调位置。目前机房内 UPS 的容量为 20KVA，准备采用下送风方式。 机房平面布置图如下： 乐平市人民医院机房精密空调设计方案 江西明天高科技有限公司 1 第二章第二章 设计依据设计依据 1.1 精密空调设计标准精密空调设计标准 计算中心机房属于大型重要的计算机中心。机房内有严格的温、湿度要求， 机房内按国标 GB2887-89计算机场地安全要求的规定配置空调设备： A 级级别 项目夏季 冬季 222C 202C 相对湿度 45%65% 温度变化率 5C/h 并不得结露 同时，主机房区的噪声声压级小于 68 分贝 主机房内要维持正压，与室外压差大于 9.8 帕 送风速度不小于 3 米/秒 在表态条件下，主机房内大于 0.5 微米的尘埃不大于 18000 粒/升 为使机房能达到上述要求，应采用精密空调机组才能满足要求。 2 设计依据设计依据 1.GB2887-89计算机场地技术条件 ； 2.YDT585-1999通信用配电设备 ； 3.YD5040-97通信电源设备安装设计规范 ； 4.YD/T 1051-2000通信局（站）电源系统总技术要求 ； 5.YD/T 1104-2001通信用开关电源系统监控技术要求和试验方法 ； 6. YD/T 1095 一 2000信息技术设备用不间断电源通用技术条件 ； 7. GB 50174-2008电子信息系统机房设计规范 ； 8. CECS72：97建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范 ； 9. CECS89：97建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范 ； 乐平市人民医院机房精密空调设计方案 江西明天高科技有限公司 2 3 设计原理设计原理 3.1 舒适性空调与机房专用空调区别舒适性空调与机房专用空调区别 目前机房应用舒适性空调发生和发现的主要问题如下： 由温度异常引起的设备故障较多。 1、 因湿度及洁净度引起的设备故障较多。 2、 维护量大。 原因在于舒适性空调的设计及其能达到的标准不适合机房对温湿度的要求。 机房对温湿度要求较高，具体内容如下： 1、 保持温度恒定(控制在温差1-2C之内)。 2、 保持湿度恒定(控制在3%5% RH之内)。 3、 空气洁净度0.5微米/升30。 5、 机房正压10Pa。 6、 空调设备具备远程监控及来电自启动功能。 因为舒适性空调无法彻底实现以上 6 个功能。故障的原因及结果如下： 1. 机房温度无法保持恒定-会造成电子元气件的寿命大大降低。 2. 局部环境过热导致设备突然关机。 3. 机房湿度过高-会产生冷凝水，导致微电路局部短路。 4. 机房湿度过低-会产生有破坏性的静电，导致设备运行失常。 5. 洁净度不够-交换数据错误，导致机组部件过热。 只有在机房应用机房专用精密空调，才能通过环境调节上彻底解决以上问题，只有在机房应用机房专用精密空调，才能通过环境调节上彻底解决以上问题， 保证不留任何隐患。保证不留任何隐患。 从原理上看，舒适性空调在设计上与精密空调的差异如下表： 普通空调精密空调 热密度(W/平方米) 100-150500-800 环境调节要素 显热比 0.6-0.70.9-1.0 乐平市人民医院机房精密空调设计方案 江西明天高科技有限公司 3 运行温度范围 -5C-35C-40C-42C 控制温度精度 21C-27C22C-24C 换气能力(次/小时) 5-1530-60 空气过滤简单 ASHRAE20%+ 出风温度 6-8C10-14C 对特别功能的要求 再热器没有提供 加湿器没有提供 集中监控能力没有提供 运行时间(每年) 1000-25008760 使用寿命23年8年 断电自动恢复无断电可自动恢复 备份无 N+1/N+2 耗能比例 1.51 其具体体现的问题如下：其具体体现的问题如下： 1、舒适性空调出风温度过低 舒适性空调的设计为小风量、大焓差。出风温度设计在 6-8oC ，换气次数 设计在 10-15 次。精密空调的设计为大风量、小焓差。出风温度设计在 10-14oC ，换气次数设计在 30-60 次。舒适性空调出风温度为 6-8oC ，而在湿度大于等 于 50%的时候，8oC 为露点，就是说空气中的水蒸气在此温度下会凝结成水滴。 尤其对靠近空调出风处的设备局部极其不利，会导致微电路短路。舒适性空调 在不考虑湿度对设备影响的前提下，对近端设备可以有效降温，但由于换气能 力及风量不足，导致换气次数不够，即对距离出风口较远的设备无法起到降温 作用。精密空调在出风温度设计上避免了“露点问题” ，并通过大风量（换气次 数最小设计为 30 次，即每 2 分钟将机房空气有效过滤一次）的设计解决了机房 整体降温问题。 2、舒适性空调在-5oC以下即无法运行 舒适性空调在设计理念上只是在夏季发挥降温功能，其夏冬两季蒸发器、 冷凝器功能互换的设计决定了室外温度在-5oC 及以下时，即无法进行空气 乐平市人民医院机房精密空调设计方案 江西明天高科技有限公司 4 调节无法降温和升温！而标准机房的特点是发热量大，其空调即使在冬季 也要具备降温功能！精密空调的设计严格适应各类室外温度变化的要求，-40oC 到+45oC 趋间保证空调 24 小时正常工作，包括降温和升温。 3、舒适性空调温度调节精度过低 舒适性空调温度调节精度为 6oC。从风量及出风问题上考虑，仅仅保障近端 设备处的温度。温度的波动对设备稳定运行极其不利。精密空调温度调节精度 为 1oC。感应点为整个机房，温度无波动。 4、舒适性空调没有湿度控制功能 舒适性空调无法进行湿度控制。既没有加湿设备，也无法有效除湿。湿度 过高产生的水滴及湿度过低产生的静电对设备运行都极其不利。精密空调的重 要控制因数为湿度，可以达到 1%的控制精度，湿度无波动。 5、舒适性空调设计寿命短 精密空调（如 LIEBERT）的设计寿命为 10 年（在中国，LIEBERT 已经出现 15 年仍然正常运行的案例） ，运行要求为全年 365 天，每天 24 小时。目前已经 有一些舒适性空调厂家标称设计寿命超过 5 年，然而其计算方法为每年应用 1- 3 个季度，每天运行不超过 8 小时，根据精密空调设计寿命的计算方法要求， 其设计寿命绝对不超过 2 年。 6、舒适性空调基本没有空气过滤能力 舒适性空调只具备简单的过滤功能，不提供过滤网备件，一般在应用 1-2 个月后即无过滤功能。精密空调严格按照 0.5 微米/升18,000(B 级)设计，配合 以每小时 30 次的风量循环，保障机房洁净。机房洁净对设备运行非常重要。 7、舒适性空调维护量大 对舒适性空调而言，客户必须组织专门的队伍进行维护，维护量及维护成 本高。精密空调的设计针对“免维护” ，其维护量只集中在机组自动提示的过滤 网更换及加湿罐清理等简单工作，无须专业的维护队伍。维护部门倾向于使用 精密空调。 8、舒适性空调综合成本高 从一次性购买成本上看，如果使用舒适性空调，达到相同制冷量精密空 调的价格是舒适性空调的2倍左右，但考虑使用寿命精密空调的使用 乐平市人民医院机房精密空调设计方案 江西明天高科技有限公司 5 寿命空调是舒适性空调的2-4倍，也就是说，在10年时间里，我们可以只 应用1批精密空调，而不是应用2批甚至3批舒适性空调。 从运行成本上看，在发挥同样制冷效果的前提下，舒适性空调的耗电量 是精密空调耗电量的1.5倍。 从维护成本上看。在发挥同样制冷效果的前提下，舒适性空调的维护量 是精密空调维护量的2倍。 根据以上3种计算，从成本角度考虑，选择精密空调可以节省大量的投资、 运行成本、维护成本。 乐平市人民医院机房精密空调设计方案 江西明天高科技有限公司 6 第三章第三章 精密空调设计精密空调设计 1 精确总热负荷的计算精确总热负荷的计算 按照空调设计中负荷计算的要求，精确空调负荷的确定方法如下： 机房主要热量的来源 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=860xPx123Kcal/h Q：计算机设备热负荷 P：机房内各种设备总功耗 1：同时使用系数 2：利用系数 3：负荷工作均匀系数 通常， 123 取 0.60.8 之间， 本设计考虑容量变化要求较小，取值为0.6。 （2）照明设备热负荷： Q2=CxPKcal/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/M2 为依据计算。 （3）人体热负荷 Q3=PxNKcal/h N：机房常有人员数量 乐平市人民医院机房精密空调设计方案 江西明天高科技有限公司 7 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：转护结构导热系统普通混凝土为1.41.5 F：转护结构面积 t1：机房内内温度 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 2 机房热负荷估算法依据机房热负荷估算法依据 在实际工程方案设计中由于建筑物机构的复杂性，通常根据下表来选择机 房单位面积的冷量需求，然后根据总面积计算出冷量需求。 机房参数面积(m2)合计(W) 电信交换机房、移动基站 350-500W/m2 传输机房 250-350W/m2 IDC 数据中心 600-800W/m2 计算机机房、控制中心计算机机房、控制中心 300-500W/m300-500W/m2 2 精密加工车间 300-350W/m2 标准检测室、校准中心 250-300W/m2 UPS 和电池室、动力机房 300-350W/m2 医院检测室、生化培养室 200-250W/m2 乐平市人民医院机房精密空调设计方案 江西明天高科技有限公司 8 检测室、烟草仓库 150-200W/m2 本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，如不具备精确计算的条件，也可根 据机房的面积按经验进行测算。 乐平市人民医院机房精密空调设计方案 江西明天高科技有限公司 9 第四章第四章 艾默生机房精密空调介绍艾默生机房精密空调介绍 艾默生于 1987 年收购 Liebert 公司，同年 Liebert 进入中国，其产品在政 府、电信、金融等领域得到了广泛的应用，包括中国银行总行、建设银行总行 清算中心、国家外汇总局、首都机场等。到现在还有 1987 年投入运行的 Liebert 精密空调在正常运行，运行年限达到 18 年，是业界最好的唯一记录。 Liebert 是全世界最大的精密空调、大型高端 UPS 制造厂商，1964 年 Liebert 制造出世界第一台精密空调，同年获得 IBM 公司全部订单。经过几十年发展， 已成为精密空调的设计和制造行业规范，其产量和市场占有率世界第一。力博 特在中国不具法人资格，是艾默生公司 UPS 和精密空调产品品牌。 1 PEX 系列描述系列描述 PEXPEX用途广泛的精密空调系统用途广泛的精密空调系统 描述：描述： 模块化精密空调系统 PEX 系列，模块化设计。 制冷量范围宽，从 20kW100kW，适用范围广。 应用范围：应用范围： 中、大型交换机房和移动机房 计算机房和数据中心（IDC） 高科技环境及实验室 工业控制室和精密加工设备 标准检测室和校准中心 UPS 和电池室 生化培养室 医院和检测室 乐平市人民医院机房精密空调设计方案 江西明天高科技有限公司 10 特点：特点： 模块化结构设计，组合方便，可现场拆装; 全正面维护，无需侧面维修通道; 高技术“V”型蒸发器盘管，使热交换更快，更有效率。 “V”型结构有利于 蒸发器表面的空气分配更加均衡; 先进的涡旋式压缩机，高效、节能; 独特的风扇驱动系统，使送风系统运行更加平稳，送风效果更佳; 获得专利的、可现场清理及调整极板的电极式加湿器; 与机器同尺寸的空气过滤器，能更有效的减少空气浑浊度，提高了过滤器使 用效率; 大屏幕 LCD 带图形、全中文菜单显示器，为管理人员提供最佳的数据; 标准 RS232 通讯接口，开放的通讯协议; 优点：优点： 紧凑的结构，使占地面积最小; 革新的皮带张力自动调节机构，能大大减少磨损，最大限度的提高送风系统 的使用寿命; 多种冷却方式，包括风冷、水冷、乙二醇冷却及冷冻水等，有利于适应现场 的实际条件; 备选 S72.4 监控软件，在同一场地可监控多达 99 台机组; 备选 Link-Up 场地监控器，可互相连接多达 24 台机组，形成不同的动作组 群及区域以作顺序转换运作及备用状态。 2 PEX 机组的特点机组的特点 1、同等制冷量条件下，占地面积最小占地面积最小(40-80KW 机组：1664*877*1950)。侧面 及背面不需要维护空间，前面只需要 600mm 维护空间。 2、可拆卸可拆卸后搬运，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） 。 3、出厂设计即适合环保环保制冷剂（R407C、R410A） ，如目前选用 R22，当 考虑换用环保制冷剂时（如 2008 年全面禁止 R22 时） ，可通过简单的技术处 理实现。 乐平市人民医院机房精密空调设计方案 江西明天高科技有限公司 11 4、低噪音设计低噪音设计。 5、大表面积的大表面积的 V V 型蒸发器盘管，型蒸发器盘管，双系统坚持整机概念，保障单机运单机运 行时风量不变行时风量不变。确保节能。 6、成熟的具有模糊逻辑控制的可拆卸式电极式加湿器。具备可设定的 自动冲洗自动冲洗功能，机组自动定期大水量冲洗加湿罐，延长加湿罐维护时间，增 加寿命。 7、超大屏幕大屏幕 240X128 矩阵 LCD 全中文显示屏，图形化显示多种信息， 并提供帮助菜单。 8、提供先进的 LECS15C 微处理控制器，直接提供直接提供 RS232RS232 接口接口，提供监 控协议，无需另配监控卡。 3 PEX 机组的设计机组的设计 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 60KW，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 机组标准型的加湿系统是可拆式电极罐式加湿器。 应用高能效比的谷轮(Copeland,艾默生子公司，世界上最大的涡漩式 压缩机生产厂)公司涡漩式( SCROLL )压缩机。涡漩压缩机的活动部 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；涡漩式压缩机无需高、低压阀门；减少了阀门损失，防止产生液击； 启动电流低。 采用了交互“V 型”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。 乐平市人民医院机房精密空调设计方案 江西明天高科技有限公司 12 采用可拆卸并可自动调节、冲洗式加湿罐。为了适应许多水质很 差的地区使用，它采用了独特的控制技术并使用了“模糊逻辑” 控制软件。它可以根据水的电导率，自动调整电极的电流值。同 时，它可以根据水的硬度，确定加湿罐的冲洗次数。加湿器为可 拆装式，对加湿器进行清洗后可继续使用，一方面，可以延长加 湿罐的使用寿命；另一方面，可以使加湿器达到最高的使用效率。 因此，它可以用在水的电导率特别高的环境 - 常常是在很偏 远 的地区。 为了确保机组具有良好的通用性，PEX 采用了皮带驱动的风机 系统，它可以非常灵活的使用不同尺寸的皮带轮，在很大的范 围内调整风机的转速，并且可以得到不同的机外余压。此外， PEX 采用了一种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。 采用先进的微处理控制器并附带 RS232 接口。PEX 的 微处理控制器配有带背景灯的大屏 240X128 矩阵 LCD 显示器，正常情况下，可以显示回风的湿度和湿度及机 组的序列号，设定点的温度和相对湿度，和工作状态显 示(制冷、加热、加湿、去湿)，风机状态以及各种报警。图形显示最近 48 小时内的温度和相对湿度的曲线，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，例如：高温、低温、高湿、 低湿、气流丢失、更换过滤器、压缩机超高压报警等等。具备多级密码保 护功能，包括设定点的改变、报警阀值的设定、通讯的设置及机组的设置 等项目都可以通过密码保护。内置的电源节省功能可以在输入电源低于允 许的设定电压范围时自动关闭机组。安装在控制板上的备份电池可以当主 电源出故障时，保存机组的设定参数和历史记录。模块化 PEX 的每个模块 都有独立的内部控制器，并且可以根据现场情况，将各模块通过备选组件 连接。当某一模块出现报警时，自动启动备用模块，并且可以使模块循环 工作，平衡各模块的使用时间。采用备选的 S72 软件，通过 RS232 接口可 1. 乐平市人民医院机房精密空调设计方案 江西明天高科技有限公司 13 以连接 Challenger+控制器和 PC 机，可以监控到机组的所有数据。如采用 了远程的 PC 机及调制解调器后可实现机组的远程监控。 采用高效全调速冷凝器。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。 4 PEX P1025F 技术参数技术参数 类型机型 P1020F APMS1R P1025F APMS1R P1030F APMS1R P1035F APMS1R P2040F ARMS1R P2045F APMS1R P2050F ARMS1R P2055F APMS1R P2060F ARMS1R P2070F ARMS1R P3080F ARMS1R P3090F ARMS1R P3100F ARMS1R 制冷量 和显冷 量 （kW） 24dB 50RH 制冷量 2023.130.133.1414546.453.260.666.981.489.3100 显冷量 18.921.526.629.438.541.743.247.353.55971.179.688.4 24dB 45RH 制冷量 19.722.428.831.840.44445.651.658.264.678.685.597.9 显冷量 19.522.228.131.240.143.645.250.556.762.775.684.394.5 风机 标准风量 （m3/h） 5670666082808190109801224012960136801620016020201602394023760 单风机功率 （kW） 0.950 1.550 2.850 2.850 0.900 1.225 1.450 1.700 2.825 2.700 1.600 2.650 2.600 风机台数1111222222333 接风管静压 （Pa） 100100100100100100100100100100100100100 压缩机 1 单压缩机功率 （kW） 5.4 6.2 8.0 9.5 5.4 11.4 6.2 13.7 8.0 9.5 10.1 11.4 13.7 数量1111212122222 蒸发器 盘管 2 换热面积（m2）31.5 31.5 42.1 42.1 69.1 69.1 69.1 92.2 92.2 92.2 107.2 107.2 122.6 迎面风速（m/s）1.7 1.9 2.3 2.3 1.6 1.7