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 年年 月月 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 1 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： 2 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 ； 3 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 4 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 5 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 6 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。 7 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 8 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 9 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。 3 机房热负荷估算法依据机房热负荷估算法依据 据机房热负荷估算法计算冷量，按最平均参数计算，机房总冷负荷为机房总冷负荷为 40060/1000=24KW40060/1000=24KW。 推荐使用艾默生推荐使用艾默生 PEX1025PEX1025 下送风精密空调一套，另外机房空调间针对今后下送风精密空调一套，另外机房空调间针对今后 服务器等设备的扩容预留了第二套精密空调安装位置。服务器等设备的扩容预留了第二套精密空调安装位置。 4 空调室内室外机位置建议空调室内室外机位置建议 1、 室内机安装建议 基本要求： A、房间整体通风顺畅，送风、回风无障碍。 B、安装位置综合考虑，结合上下水、液管、汽管连接。 C、采用风管送风方式。二台机组共用一个静压箱。每个机组与静压箱的连接风 管安装风阀，风阀与机组采用联动工作方式。 2、 空调安装示意图 如现场无特殊要求，当室外机高于室内机时，建议垂直最大距离为 20 米；