StationAir系列精密空调方案书讲解

迈乐数据中心机房 精密空调系统 设 计 方 案 建 议 书 二 一五年一月八日 数据中心机房精密空调设计方案建议书 目录 第 1 部分设计依据标准规范 1 1 1设计标准 1 1 2设计依据 2 1 3设计原理 2 1 3 1关键环境的四大因素 2 1 3 2舒适性空调与机房精密空调的区别 3 第 2 部分科士达精密空调产品介绍 6 2 1StationAir 系列精密空调产品介绍 6 2 2科士达 KC 系列风冷冷凝器介绍 10 第 3 部分项目需求信息 13 3 1建筑概况 13 3 2运营设备功率概况 13 3 3其他 13 3 4数据中心布局图 14 第 4 部分数据中心精密空调系统设计 15 4 1数据中心机房热负荷计算 15 4 1 1数据中心机房热负荷来源 15 4 1 2数据中心机房总热负荷的计算方法 15 4 1 3各机房热负荷计算结果 16 4 2精密空调布置型式设计建议 16 4 2 1送 回风设计建议 16 数据中心机房精密空调设计方案建议书 4 3精密空调安装工程设计建议 17 4 3 1室内机安装工程设计建议 17 4 3 2室外机安装工程设计建议 17 4 3 3安装距离及落差安装设计建议 19 4 4精密空调选型建议 21 4 4 1精密空调相关选配件设计选型建议 21 4 5精密空调技术参数 22 第 5 部分科士达精密空调配置汇总表 23 5 1精密空调配置表 23 5 2安装辅材说明 23 数据中心机房精密空调设计方案建议书 1 第 1 部分 设计依据标准规范 1 1 设计标准 表 1 GB 50174 2008 电子信息系统机房设计规范 级 别A 级B 级C 级备注 主机房温度 开机时 23 1 18 28 主机房相对湿度 开机时 40 55 35 75 主机房温度 停机时 5 35 主机房相对湿度 停机时 40 70 20 80 主机房和辅助区温度变化率 开 停机时 5 h 10 h 辅助区温度 相对湿度 开机时 18 28 35 75 辅助区温度 相对湿度 停机时 5 35 20 80 不间断电源系统电池室温度15 25 不得 结露 有人值守的主机房和辅助区 在电子信息设备停机时 在主操作员位置测量的噪声值 应小于 65dB A A 级和 B 级主机房的空气含尘浓度 在静态条件下测试 每升空气中大于或等于 0 5 m 的尘粒数应少于 18000 粒 活动地板下的空间既作为电缆布线 又作为空调静压箱时 地板高度不得小于 400mm 表 2 GB2887 89 计算机场地安全要求 A 级 夏季冬季 B 级C 级 温度 开机时 22 220 215 3010 35 湿度 开机时 45 6540 7030 80 温度 停机时 5 355 355 40 湿度 停机时 40 7020 808 80 温度变化率 h 开 停机时 5 要不结露 10 要不结露8 年 断电自动恢复无断电可自动恢复 冗余备份无N X 只有在数据中心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 数据中心机房精密空调设计方案建议书 6 第 2 部分 科士达精密空调产品介绍 深圳科士达科技股份有限公司成立于一九九三年 是专注于电力电子技术 领域 产品涵盖数据中心关键基础设施 UPS 蓄电池 精密空调 精密配电 网络服务器机柜 机房动力环境监控 太阳能光伏逆变器的国家火炬计划重点 高新技术企业 是中国大陆本土 UPS 行业旗舰品牌厂商 行业领先的数据中心 关键基础设施产品研发制造及整体解决方案提供商 新能源电力转换产品领域 新锐实力厂商 产品覆盖亚洲 欧洲 北美 非洲八十多个主要国家和地区市 场 2010 年 12 月 7 日 公司在深圳证券交易所成功上市 股票代码 科士达拥有一支由 260 多位专业研发技术工程师组成的优秀研发团队 专 注数据中心关键基础设施和新能源电力转换技术的研发与创新 在精密制冷领 域 科士达全面的开发工具和技术资源支撑下 严谨对待每个开发环节和产品 细节 从产品设计到测试认证 始终追求为用户提供高可靠 更具节能环保效 果的精密空调产品 借助强大的技术开发能力和制造平台 科士达也可根据用 户的具体需求 量身定制精密制冷产品解决方案 科士达精密空调产品包括 MatrixAir StationAir FocusAir 三大系列 可满足各种大小规模 不同建设等级 高低热流密度 多种冷却型式的全方位 数据中心应用需求 MatrixAir 系列 面向大中型数据中心的制冷解决方案 制冷量范围 25kW 150kW StationAir 系列 面向中小数据机房及通信基站应用的制冷解决方案 制冷量范围 5kW 20kW FocusAir 系列 面向模块化高热密度数据中心的制冷解决方案 制冷 量范围 25kW 70kW 2 1 StationAir 系列精密空调产品介绍 2 1 1 StationAir 系列介绍 1 产品简介 StationAir 中小型精密空调主要用于金融 政府 企业等行业的中小型数据中 数据中心机房精密空调设计方案建议书 7 心 网络机房 以及电信运营上的通信基站 为服务器 网络设备 通信设备 提供稳定的温度环境 湿度环境以及洁净环境 保障其主设备稳定运行 产品具有高性价比 节能 环保及专业精密空调特点 冷量范围从 5kW 20kW 制冷型式以风冷为主打型号 可非标满足水冷 乙二醇冷 冷冻 水各种形式 送风方式包括上送风 上前送风和下送风 下前送风 标准系列 可加装选配新风冷却 高能效系列可加装选配热管冷却系统 在寒冷季节使用 自然冷源 为用户节省运行费用 满足日益强烈的节能需求 2 产品应用范围 小型计算机室 小型数据中心 数据机房 移动 联通通信基站 户外机房 寻呼机房 微波及卫星地面站 网络机房 控制中心 3 产品特点 机组配置恒温 恒湿功能 采用大风量 高显热比的设计 满足专业机 房的需求 精密匹配的高效制冷系统 配以大面积蒸发器 保证机组保证全天候最 优节能运行 数据中心机房精密空调设计方案建议书 8 采用高效稳定的涡旋式压缩机 保障机组的高寿命和高能效比 全中文大屏幕显示 具有多级密码保护 专家故障诊断功能 配备标准 RS485 通讯接口 支持远程监控 超宽输入电压设计 配有缺相保护 来电自启动功能 并可实现错相自 动切换 保证机组可连续性工作 灵活的主备机切换功能 实现机组自动切换 轮流值班功能 室内 外机均采用低噪音风机 机组适用于严寒地区 在 40 的低温下机组仍可运行 机组结构紧凑占地面积小 并可以全正面维护 4 产品优点 先进可靠的智能化控制系统 配有全中文大屏幕 LCD 背光显示 人性 化 的操作界面 智能显示机组运行状态及报警信息 记录各主要部 件的运行时间 可设置参数自动保护 可储存 99 条历史告警信息 精确的微电脑控制系统 配有多级密码保护 专家故障诊断功能 采用优质零部件 保证机组的高可靠性 超宽输入电压设计 配有缺相保护 来电自启动功能 并可实现错相自 动切换 保证机组可连续性工作 机组按高达 8 年以上的运行寿命设计 每一件产品均经过严格苛刻的检 验和试验 机组可实现全正面维护结构 维护方便简易 多种送风方式 多种制冷型式及多种选配组件 满足用户的各种需求 具有超强网络管理功能 配置标准的 RS485 通讯接口 提供标准的通 信协议 支持远程开关机和管理功能 支持远程告警及查询和故障处理 机组灵活的主备机切换功能 实现机组自动切换 轮流值班功能 2 1 2 StationAir 技术特点及优势 1 先进可靠智能化控制系统 先进智能精确的微电脑控制系统 全中文大屏幕 LCD 背光显示 多级密码保护 防止误操作 具有专家故障诊 断功能 数据中心机房精密空调设计方案建议书 9 人性化的操作界面 操作维护简便 智能显示机组运行状态及报警信息 记录各主要部件的运行时间 可储存 99 条历史告警信息 具有来电自启动及延时设定功能 标配 R485 通讯接口 支持远程监控 2 大风量 高显热比 StationAir 精密空调使用大风量低能耗的后倾离心风机 保证机组可以能提 供 90 以上的显热比 适应机房的应用环境 可避免过度除湿和送风带雾 3 高可靠性 高能效 环保 StationAir 系列采用国际环保的 R410A 高能效比涡旋压缩机 免 维护的后倾离心风机 配以知名品牌的制冷配件 电气元件 同时 机组按高达 8 年以上的运行寿命设计 每一件产品均经过严格苛刻 的检验和试验 保证机组具有高能效比 高可靠性 机组的运行能 效比高达 3 1 以上 4 高能效低噪音大风量风机 采用高效率 高可靠性的后倾离心 AC 风机或选配无级调速后倾 离心 EC 风机 具有风量大 运行平稳 送风距离远及静压范围调节 宽广等特点 并可选配高机外余压的风机 5 无极调速低噪音风冷冷凝器 风冷冷凝器采用耐腐钢材及户外喷涂处理 具有良好的刚性和防腐性能 适应多种环境条件 采用防护等级 IP65 的无极转速控制器调节风扇转 速 实现节能 低噪 6 全正面维护结构 机组结构设计紧凑占地面积小 可维护性强 可实现全正面维护结构 用户可 很简便进行日常维护及操作 并且机组内的标识清楚明了 7 强大的网络管理功能 配置标准的 RS485 通讯接口 提供标准的通信协议 灵活的主备机切换功能 实现机组自动切换 轮流值班功能 方便的远程开关机和管理功能 远程告警及查询 故障处理 数据中心机房精密空调设计方案建议书 10 8 高效的加湿系统 采用高品质专业的电极式加湿器 适应许多水质很差的地区使用 控制板配置 先进的加湿度控制方式 用户可根据需要 调节需要的加湿量 该加湿罐具有 使用寿命长 加湿效率高 适应各种水质等特点 维护操作十分简易 9 高效的加热系统 机组配置正温度系数陶瓷式 PTC 电热器 该加热器具有加 热速度快 效果高 并且内部配有两级温控保护系统 避 免过热 保证机组的安全 10 超宽的室外运行环境 标准机型可以 20 45 范围内正常制冷工作 选配 低温组件后 机组可在 40 45 范围内制冷工作 11 高效率的空气过滤器 机组配置空气过滤器 可保证机房达到要求的洁净度 可符合美国 ASHRAE52 76 标准 提供的过滤器保证机房的洁净度达到 C 级机房的要求 直 径大于 0 5 m 的灰尘粒子浓度 18000 粒 升 提供选配更高过滤等级的 G4 F5 过滤器 12 提供灵活的解决方案 StationAir 系列具有多种送风方式 多种制冷型式及多种选配组件 满足用户 的各种需求 并可为用户提供各种非标定制方案 2 2 科士达 KC 系列风冷冷凝器介绍 科士达 KC 系列风冷冷凝器具备高可用性 高可靠性 高效节能及环保性 能及灵活应用等优越特性 是一款可以满足苛刻的应用要求的散热解决方案 数据中心机房精密空调设计方案建议书 11 图 1 KC 风冷冷凝器 科士达 KC 系列风冷冷凝器的双重防腐设计 双重保护设计 采用行业认 可的高品质风机及高可靠智能控制系统 这些都意味着更优的品质 更长的寿 命及更高的可靠性 科士达 KC 系列风冷冷凝器的强化换热设计 优化的气流组织确保高效率 换热 采用全调速高效风机 结合智能控制系统 能根据需求迅速的调节风机 的输出量 实现的是设备运行在最优的状态 意味着更高效率 更节能 科士达 KC 系列风冷冷凝器采用高效猫头鹰风机 相比普通轴流风机 噪 声更低 寿命更长 效率更高 图 2 高效低噪声轴流风机 科士达 KC 系列风冷冷凝器机型丰富 换热量范围宽广及应用范围宽广 包括单双系统共 18 款机型 换热量在 24kW 120kW 之间可选 更可 拓展至 240kW 数据中心机房精密空调设计方案建议书 12 可灵活布置 水平安装或垂直安装 可适应宽范围环境温度 选配低温运行辅助部件后 在 40 45 的环境下能正常工作 无极调速节能控制系统 智能全调速控制器 高灵敏压力传感器 可适应各种安装场所的低噪设计 双重防腐设计 优质耐腐蚀铝合金 表面喷涂保护 双重保护 整体式集管保护罩 盘管防损伤保护 强化换热 强化传热内螺纹管铜管 高品质波纹换热翅片 高品质风机系统 行业认可轴流风机 高品质 免维护 全调速高效猫头鹰风机 更节能 更低噪 所有风扇之间保持正压密封 IP54 标准风机电气设计 IP55 标准电控箱设计配 数据中心机房精密空调设计方案建议书 13 第 3 部分 项目需求信息 3 1 建筑概况 表 4 迈乐数据中心机房的建筑参数 序号名称面积 m2 净层高 m 地板高度 m 数量备注 1机房 134 530 31 3 2 运营设备功率概况 表 5 迈乐数据中心机房运营设备功率 序号名称UPS KVA 机柜功率 kW 机柜数量备注 1机房 110 3 3 其他 表 6 迈乐数据中心机房其他概况 序号名称内容备注 1气候条件 40 45 加低温组件 2海拔高度1000m 以下 3建设等级B 4冗余备份无 3 4 数据中心空调外机放置选择 根据图纸外机放置 3 项考虑 1 2 楼休闲平台 安装 2 楼休闲平台 空调内外 机连接铜管及线缆长 会降低制冷效率 增加安装成本 2 1 楼中庭 安装 1 楼中庭 空调内外机连接铜管及线缆短 制冷效率高 安装成本最低 3 外围 安装外围 空调内外机连接铜管及线缆长 超过 30M 距离需要增加延 数据中心机房精密空调设计方案建议书 14 长主件 会降低制冷效率 增加安装成本 精密空调结构特点是压缩机在室内机内部 室外机仅有散热风扇 12 5K 空调 外机噪声 43 6dB 热风排放是以空调运行负载率多少来决定 推荐使用方案 2 方案 2 内外机距离最近 空调安装运行效率最高 安装成本 最低 外机落地摆放 空调外机尺寸 W D H 700 400 1240mm 第 4 部分 数据中心精密空调系统设计 4 1 数据中心机房热负荷计算 4 1 1 数据中心机房热负荷来源 数据中心 机房 热量主要来源于以下几方面 a 设备散热量 b 透过外窗进人室内的太阳辐射热量 c 通过围护结构传人室内的热量 d 工作人员散热量 e 照明散热量 f 渗透空气及新风换气散热量 4 1 2 数据中心机房总热负荷的计算方法 依据数据中心机房内热量的来源 对于数据中机房总热负荷 采用的计算 公式如下 Qt Q1 Q2 Q3 Q4 其中 Qt为主机房总热负荷 kW 数据中心机房精密空调设计方案建议书 15 Q1室内设备负荷 考虑到设备的使用率 Q1 设备总功率 0 8 Q2室内 UPS 热负荷 Q2 0 04W1 0 06W2 其中 W1为电源系统额 定功率值 UPS 额定容量 W2为 IT 设备总负载功率 1 Q3室内配电系统热负荷 Q3 0 02 W1 W2 其中 W1为电源系统额 定功率值 UPS 额定容量 W2为 IT 设备总负载功率 1 Q4建筑环境热负荷 0 12 0 18kW m2 机房面积 2 注 1 当 UPS 或配电系统放置与单独配电间时 应单独针对配电间进行热负荷计算 注 2 当工作人员数量较多 照明功率较大及新风量较大时 建议单位面积热负荷值应取 较大值 4 1 3 各机房热负荷计算结果 表 7 数据机房热负荷计算 1 数据机房 Q1 主设备热负荷 kW Q2 UPS 部分热负荷 kW UPS 位于主机房内 Q3 配电部分热负荷 kW 配电位于主机房内 Q4 建筑环境热负荷 kW 0 12 0 18kW m2 Qt 热负荷合计 kW 4 2 精密空调布置型式设计建议 4 2 1 送 回风设计建议 设计方案一 下送风 上自由回风 建议数据中心机房精密空调机组采用下送风 上自由回风的送风方式 使 冷气直接进入活动地板下 这样使地板下形成静压箱 然后通过地板送风口 把冷气均匀地送入机房内 送入设备机柜内 建议 数据中心机房采用下送风时 建议活动地板净高 400mm 如采用自由回风时 建议机组回风口距离天花高度 500mm 尽量避免下走线 如需在活动地板下布线等 布置方向应该尽量做到与 数据中心机房精密空调设计方案建议书 16 气流方向平行 尽可能减少送风阻力 使送风效果更理想 活动地板的送风口应合理布置 送风口不宜集中在一个出处 活动地板 铺设应该确保其密封性 地板应进行隔热 防尘处理 图 3 上前送风 下回风 4 3 精密空调安装工程设计建议 4 3 1 室内机安装工程设计建议 为了让机组安装便捷 运行在最佳的状态 在进行设备安装前 用户需考 虑安装场所相关的因素 确保房间符合使用要求 考虑因素 1 设备进入空调场所是否方便 管道和布线是否便捷 2 对空调场所进行保温 绝热处理 以最大程度地降低热负载 维持正压 防止灰尘通过缝隙进入 以减少其它温度 过滤和湿度的负载 3 采用下送风方式时 要对所有电缆和管道做好仔细放置 所有在抗静电 地板下的电缆和管道应水平放置 尽可能与空气道平行 4 空调机为下送风时 建议高架地板高度应 400mm 风机安装于活动地 板下面时 地板净高必须达到该值 数据中心机房精密空调设计方案建议书 17 4 3 2 室外机安装工程设计建议 根据室外场地的不同情况 机组可由以下原则来确定室外机配置方案等 1 为保证冷凝器的散热性能 请将冷凝器安装于室外气流顺畅的场合 并 且避开存在灰尘 积雪等可能造成冷凝器盘管堵塞的场所 同时确保机 组周围无蒸汽 废热气 酸性或碱性气体等 2 建议用户在安装条件允许的情况下 采用水平安装 有利于提高进风效 率 降低噪音 3 尽量将冷凝器安装在离居民区足够远的位置 以避免噪音扰民 具体安 装距离请参考当地环保标准要求 4 安装方向请参照 KC 风冷式冷凝器上安装指示箭头的标识 5 安装于楼顶时 应注意楼板的承重 保护楼顶的防水层以及遵守当地的 相关法规 6 务必不能使电弧焊的地线与冷凝器接触 避免因产生电弧击穿盘管内的 焊点 7 室内机与室外机不在同一水平面时 室外机一般不低于室内机 5m 不 得高于室内机 20m 管路尽量避免转弯 连接铜管等效长度一般在 30m 以内 尽量避免超过 60m 8 KC 风冷式冷凝器安装位置的周围应有足够的安装 维护空间 a KC 风冷式冷凝器要求前后左右至少有 600mm 的维护空间 b KC 风冷式冷凝器出风口至少 3000mm 内无阻挡物 c KC 风冷式冷凝器出风口要避免热风短路 导致换热效果变差 图 4 竖直安装空间要求 数据中心机房精密空调设计方案建议书 18 图 5 水平安装空间要求 4 3 3 安装距离及落差安装设计建议 stationAir 精密空调系统压缩机安装在室内机内 以压缩机为基点 系统 安装形式分为正落差和负落差两种形式 该安装形式只适用于风冷系列机组 正落差 指的是室外机安装的垂直高度高于室内机 负落差 指的是室外机安装的垂直高度低于室内机 表 8 正负落差取值 标配 形 式垂直高度取值备注 正落差最大 20m室内机低于室外机 负落差最大 5m室内机高于室外机 1 正落差安装时 需在室外机的进气管和排液管上需加装反向弯 避免停机 时液体的回流 安装反向弯时 必须保证反向弯顶端弯管要高于室外机盘 管最高一排铜管 2 如正落差大于 20m 或连管长度超过 30m 时 需增加延长组件 3 安装垂直高度超过 10m 时 建议气管在每 6m 的垂直高度位置上安装存油 数据中心机房精密空调设计方案建议书 19 弯 4 液管不得受阳光直射 5 室内机系统气管和凝结水排水管应按一定角度 排气管 0 3 的水平倾角 倾 斜走管 6 负落差安装时 冷凝器出口液管应按应按一定角度 气管 0 3 的水平倾角 倾斜走管 图 6 正落差安装示意图 数据中心机房精密空调设计方案建议书 20 图 7 负落差安装示意图 表 9 安装示意图标示 正落差安装示意图 标 示 H1H2ABCDEFG 为最高 20m 5 6 m 反向 弯 集油 弯 气管流 向 液管流 向 出管倾 斜 给水 管 排水 管 负落差安装示意图 标 示 H CDEFG 为最低 5m 气管流 向 液管流 向 出管倾 斜 给水 管 排水 管 4 4 精密空调选型建议 数据中心主机房建议选用 KSTAR StationAir 系列精密空调型号为 ST12AD 单机总制冷量为 12 5kW 制冷型式为风冷型 送风型式为下 上送 风的机组 1 台 与之匹配的 KSTAR KC 系列风冷冷凝器的型号为 KCS018 数 数据中心机房精密空调设计方案建议书 21 量为 1 台 表 10 机组匹配表 机房室内机组型号室外机组型号备注 机房ST12ADKCS018 4 4 1 精密空调相关选配件设计选型建议 a 长连管组件 如等效连管长度超出 30m 则一般选配延长组件 避免 系统运行的可靠性问题 b 风帽 上送风机组 可选配 400mm 高度送风风帽 实现机组前向送 风 c 低温组件 如冬季室外气候环境低于 20C 可选配低温组件 实现 40C 以下制冷运行 d 监控卡 可选配 RS485 式或 TCP IP 式