空调培训资料1-空调基本知识

空调培训1（精密空调基础）,中达电通UPS产品处戴林华2011-8,2,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,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,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,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=860kcal/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：1HP2.5kwBTU英制冷量单位1kw=3414BTU,一、空调基础知识,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,7,1、机房电子设备的运行特点设备散热量大且热密度集中设备散湿量小设备全年不停机运行,二、IT机房的环境要求,8,2、环境对服务器等电子设备的影响机房温度无法恒定-造成电子元器件的寿命大大降低局部温度过热-设备易烧毁而宕机机房湿度过高-产生冷凝水机房湿度过低-产生有破坏性的静电洁净度不够-交换数据错误，设备部件过热风量没有足够大的风量，无法快速的移走设备散发的热量,二、IT机房的环境要求,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,10,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,11,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！,三、机房空调和舒适型空调的区别,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,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,14,实验室,洁净室,图书馆,磁带/介质存储,胶片存储,PrecisionControl,四、机房空调的应用范围,15,1、空调框架,五、机房空调的结构,16,2、空调送风系统,五、机房空调的结构,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,18,3、空调制冷系统,五、机房空调的结构,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,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,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,22,4、空调电加热系统,五、机房空调的结构,23,5、空调加湿系统,五、机房空调的结构,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,25,6、控制系统,五、机房空调的结构,26,1、直接膨胀风冷式,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,27,2、直接膨胀水冷式,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,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,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,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,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,32,A,W-F,C,D,H,7、空调组合图,六、机房空调冷却方式分类,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,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,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,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,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,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,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,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,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,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,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：200-300W/M22）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20W/M24）人员产生的热量-Q4：按每人180W5）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,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,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,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,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,48,5、配置case举例位于三楼500平米机房，安装架空地板400高度，外机安装于5楼屋顶，机房设备由100kvaUPS(1+1)供电，新风量为10%，配置机房空调。冷量核算：Q1=500m2*250w/m2=125000w=125kwQ2=100kva*0.8=80kwQ3=500m2*20w/m2=10000w=10kwQ4=10人*180w/人=1800w=1.8kwQ5=(Q1+Q2+Q3+Q4)*10%=216.8*10%=21.7kwQ总=(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)=238.5kw需要配置空调的总冷量为238.5kw，空调单机冷量为60kw，则配置空调4台，同时考虑备机1台，该case配置空调为5台。机型选择：由于case安装距离在风冷型空调范围之内，选择风冷型空调送风方式选择：具备架空地板，高度满足要求，选择下送风空调总结：本case选择风冷型、下送风机型，单机制冷量为60kw的空