空调系统的用途和组成

Objectives·TounderstandtheAir-conditioningsystemswithitsoperation,composition,functions·Forpowertocoolingpre-salestechnical

supportContent·INTRODUCTION-

前言·TECHNICAL

DEFINITIONS-技术定义·EQUIPMENT

REQUIREMENTS

AND

HOW

TO

MEET-

设备的要求以及如何满足·BASICREFRIGERATIONCYCLE-

基本制冷周期·MAIN

METHODS

OF

REMOVING

HEAT-

去除热量的主要方

法·FUNCTIONS

OF

COMPONENTS-

各组成部分的功能·OPTINOS-

选件·PIPING-

管路·OPERATIONANDMAINTENANCE-

操作和维护·MEASUREINGINSTRUMENTSandREFRIGERATIONTOOLS-

测量仪表和制冷工具NTRODUCTION空调系统的用途和组成·Air-conditioningsystemscontrolthetemperature,humidity,andthe

total

air

quality

in

residential,commercial,industrial,and

other

buildings.·空调系统控制住宅楼、商业中心、工业厂房和其它建筑物的温度、湿度

和总的空气质量。·Air-conditioning,andrefrigerationsystemsconsistofmanymechanical,electrical,and

electronic

components,such

asmotors,compressors,pumps,fans,ducts,pipes,the

rmostats,andswitches.·空调，和制冷系统由很多机械、电气和电子器件组成，例如马达、压缩

机、泵、风机、风道、管道、恒温控制器和开关。Why

Fundamentals?为什么是基础?●

Technicians

must

be

able

to

maintain,diagnose,and

correctproblems

throughout

the

entire

system..●技术人员必须能够维护、诊断和纠正整个系统的问题。●

After

gaining

a

little

experience,many

common

faults

in

arefrigerationsystemcanbelocalisedvisually,byhearing,byfeel,andsometimesbysmell.Otherfaultscanonly

be

detected

byinstruments.●获得一点经验后，制冷系统中的很多常见的故障就能通过望(目检)、闻

(有时通过闻)、切(触摸)和听就能确定故障的位置。其它故障只能通过仪表进行检测了。●

An

important

element

in

the

fault

location

procedure

is

familiaritywith

how

the

system

is

built

up,its

function

and

control,bothmechanical

and

electrical.●在故障定位程序中的一个重要要素就是熟悉系统是如何组成的、各部分

的功能及其控制过程、以及机械和电气的原理。TechnicalDefinitions-技术定义●FirstLawofThermodynamics-热力学第一定律●

Energy

can

be

changed

from

one

form

to

another,but

it

cannot

be

createdor

destroyed.●能量可以从一种形式转换成另一种形式，但它不能产生或消灭。●实际上，这就是能量守恒定律的另一种表述方法。●Second

Law

of

Thermodynamics-热力学第二定律●

Clausius

statement:Heatgenerallycannot

flow

spontaneously

from

amaterialatlowertemperaturetoamaterialathighertemperature.●克劳休斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。●Kelvin

statement:Itisimpossibleto

convertheat

completely

intowork

in

acyclic

process.●开尔文表述：不可能从单一热源吸热使之完全变成有用功而不引起其它变化。●热力学的两种表述方式实质上是一样的，还有第三种表述方式为通用表述方式。Technical

Definitions

-

技术定义●The

Nature

of

Heat-热量的特性●Heatcanonlyflow

in

one

direction,from

Hot

to

Cold●热量只能沿一个方向流动，就是从热流向冷·A

cold

object

placed

in

a

hot

room

will

not

get

colder·一个冷的物体放在一个热的房间不会变的更冷●Airconditioningpumpsheatenergybetweenspaces

as

needed-

空调就是按照需要将热能在不同的空间之间传送●Airconditionersrelocateheat,theydonot

"create

cold"●空调只能重新分布热量，不能“制造冷“。TechnicalDefinitions-技术定义Evaporation-蒸发Term

applied

to

the

changing

of

a

liquid

to

a

vapour从液相变成气相的过程Condensation-凝结Liquid

or

droplets

which

form

when

a

gas

or

vapour

is

cooled

below

its

dew

point当气体或蒸汽冷却到它的露点温度以下时形成液体或小液珠的过程Dew

Point-露点(温度)Temperatureatwhichvapourbeginstocondenseand

deposit

asliquid蒸汽开始凝结和沉积为液体的温度。Technical

Definitions

-

技术定义Temperature-温度Measureof

thedegreeorintensityofheatof

theenvironmentoratmosphere表示环境或大气的热的程度或强度的物理量。RelativeHumidity-相对湿度Ratio

of

amount

of

water

vapour

present

in

air

to

greatest

amount

possible

at

same

temperature空气中所含的水汽量和同温度下空气所能含的最大水汽量的比率。HumidityRatio-

含湿量Aratioof

watervapourmassperkilogramofdryair

at

a

givenpressure.itdoesnotchangewithtemperatureexceptwhenthe

air

coolsbelowdewpoint.在湿空气中，与1kg干空气同时并存的水蒸汽量称为含湿量，用符

号d表示，单位为g/kg(干空气)。它不随温度的变化而变化。

Technical

Definitions

-

技术定义Enthalpy-焓Foragas,ausefuladditionalstatevariable

is

the

enthalpywhich

isdefinedtobethesumof

theinternalenergyE

plus

the

product

ofthepressurepandvolumeV.H=E+p*VForthespecialcaseofaconstantpressureprocess:Q=(H2-H1)=Cp*(T2-T1)Cp

is

heat

capacity

coefficient.对气体，焓定义为内能E

加上压力p和体积V的乘积。在恒压过程中，

传输

的热量为前后两个状态的焓差。其中Cp

为热容量系数。Enthalpy

is

a

state

variable

that

is

the

combination

of

other

statevariables.焓是一个几个状态变量组合在一起的复合状态变量。对湿空气：

h=hg+d*hq=(1.005+1.84d)t+2500d

(kJ/Kg)前一部分与温度有关，为显热，后一部分与温度无关，为潜热。Technical

Definitions

-

技术定义DryBulbTemperature-干球温度Airtemperatureasindicatedbyan

ordinarythermometer普通温度表所测量的空气温度WetBulbTemperature-湿球温度Relativehumidityasindicatedby

awetbulbthermometer湿球温度表所测量的温度●1

Ton

=12,000

BTU/HR1冷吨=12,000英制热量单位/小时●1Ton=3.5kW1冷吨=3

.5千瓦●1kW=3413

BTU/HR1千瓦=3413英制热量单位/小时●1kcal/h=1.163

W1大卡=1.163瓦●1KW=860kcal/h1千瓦=860大卡●CMH:cubic

meter

per

hour

每小时立方米●CFM:cubic

feet

per

minister

每分钟立方英尺●1CFM=1.699CMHTechnical

Definitions

-

技术定义●Unit

of

Heat-热量单位●体积流量单位Technical

Definitions

-

技术定义●温标●绝对温标(开氏温标)T-

单位为

K●

摄氏温标t-单位为°C●

华氏温标F-

单位为°F1帕=1牛顿/米21百帕=100帕1毫米水柱=9.806帕1毫米汞柱=14.595毫米水柱=143.1帕(注：

Pa

是一个很小的单位)●1hPa=100Pa●1mmH₂O=9.806Pa●1mmHg=14.595mmH₂O=143.1Pa●1标准大气压=1013.25hPa·T=t+273.15·t=5/9(F-32)●压力单位●1Pa=1N/m2(K)(°C)(°F)F=9/5*t+32或焓湿图●上部的横坐标(垂直的

竖线):含湿量(g/kg)●纵坐标(水平横线):

温度(°C)●45°斜坐标(斜直线):焓(kJ/kg或Kcal/kg)●放射状曲线：等相对

湿度线(%)●

底部的横坐标：水蒸气分压力(mbar)●对应每个不同的大气

压力对应一张焓湿图●焓湿图的应用：●查找状态点●已知状态点查找其它

的参数3

4

6o

T

5

4o

21

22

2.3

24

25

6

t6苦

#

mh-x/i-x-DiagramnSTULZCMBH古

百

xSTULz16

87

地

的15π9T1367511F子B614从图中可以看出，在水汽含量(绝对湿度)不变的情况气的相对湿度会增加。例如空气温度从35°C下降到25°C时，相对湿度就从40%

增大到70%。

对

精

密

空调而言，这时就要启动除湿功能，以保证机房内的湿度满足设定的恒定湿度的要求。4035302520151050-5-1020%50%90%

100%415

1631211130,0,126543257

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I34567891011121314151617x

[g/kg]焓湿图30%10%Technical

Definitions

-

技术定义Dehumidify-除湿Removingof

watervapourfromtheenvironmentoratmosphere将环境或大气中的水汽除掉Humidify-加湿Addingof

watervapourtotheenvironmentoratmosphere向环境或大气中增加水汽Technical

Definitions

-

技术定义Sensible

Heat-显热A

term

used

in

heating

and

cooling

to

indicate

anyportionofheatwhichchangesonlythetemperatureofthesubstancesinvolvedor,Heatthatchangesthetemperatureofasubstancewhenaddedorremoved

from

it一个在加热和冷却过程中用来表示只改变该特定物体的温度的那部分热量的术语或当向该物体增加或从物体中去掉时改变物体的温度的热量。Technical

Definitions

-

技术定义LatentHeat-潜热Heatcharacterisedbyachangeofstateof

the

substanceconcerned,foragivenpressureand

always

at

aconstanttemperatureforapuresubstancei.e.heatof

vaporisationor,Heatthatdoesnotaffectthetemperature

ofasubstance

butchangesthestatewhenaddedor

removed

from

it有关的物质的状态发生改变的过程中的热特性，通常是在给定的压

力下，对纯净物质温度也始终保持不变，例如蒸发热或当给某物质增加这些热量或从该物质中移去这些热量时，物质的温

度不会发生变化，但状态会发生变化。Technical

Definitions

-

技术定义TotalCooling-总冷量SummationofSensibleandLatentCooling显冷和潜冷之和显热比(SHF=Sensible

Heat

Factor)Ratio

of

the

sensible

cooling

with

total

cooling显冷量与总冷量的比，即空调用于降温与除湿和降温的冷量和之比。Total

Cooling=Sensible

Cooling+Latent

Cooling总冷量=显冷量+潜冷量排气的状态Z₂热交换特性(理想化的)设备的露点ADP焓湿图总冷量=显冷量+潜冷量Z₁为进气空气的状态多δTechnical

Definitions

-

技术定义●StaticPressure-

静压●Thepressureexertedagainst

the

side

of

the

duct.●由于空气分子不规则运动而撞击于管壁上产生的压力称为静压；●在房间内或风道中的空气，无论它是否流动，对其周围壁面都产生垂直于

壁面的压力，称为空气的静压力；●

以绝对真空为计算零点的静压称为绝对静压；以大气压力为零点的静压称

为相对静压。空调中的空气静压均指和对静压。●相对静压>0,称为正压；相对静压<0,称为负压。●VelocityPressure-

动压●Thepressurecreatedby

the

flowof

air

down

the

duct.●流动着的空气沿它的流动方向将产生一种压力，称为空气的动压力。●动压实际是单位体积空气风流运动所具有的动能，其值永远为正且具有方

向性，它的方向就是风流运动的方向。●

可

用

0

.

5

p

v

z

计

算

风

流

动

压(

p

为

空

气的

密

度

)

。Technical

Definitions

-

技术定义●

Total

Pressure-

全

压●Thecombinedeffectofboth

static

and

velocity

pressure.●静压和动压的代数和，代表1m3流体所具有的总能量。压孔STATICPitotTube皮托特管定风管

的全压、

静压和

动压静压、全压和动压的测量利用皮

氏管测全压管、静压尸STATICTQTALTOTASTATCTechnical

Definitions

-

技术定义●ExternalStaticPressure(ESP)-机外余压●机外余压是机组在克服自身各个组件的(既过滤器、加热盘管、表冷盘管及所有附件)

阻力后在活动高架地板出风口处测得的静压值；●举例：·组合式空调机组共有：回风段、初效段、表冷段、中间段、加热段、送风机段组成。各功能段

阻力分别为：20Pa、80Pa、120Pa、20Pa、100、50Pa,机内阻力为20+80+120+20+100+50=290Pa;

若要求机外余压为500Pa,则送风机的全压应不小于500+290=790Pa;

若要求机外余压为1100Pa,

则送风机的全压应不小于1100+290=1390Pa·假设空调机的出风速度是10米每秒，动压大概是0.5*1.2*10*10=60Pa;

如果要获得20Pa的机外

余压，就必需使风机全压大于80Pa。●地板净空高，类似水管的管径粗，可以给每个出风口提供更多风量。而且克服的阻力小，余压就大，地板出风口的风速就高。某机房专用空调风量与机外余压的

关系曲线—

机外余压

——

风量机外余压(×10Pa)风

量

(

m

a

m

i

n

)Technical

Definitions

-

技术定义●空调的主要指标●

制冷(热)量·空调器在制冷(热)运转单位时间内从密闭空间除去的热量，法定计量单位

W

(瓦)。国家标准规定空调实际制冷量不应小于额定制冷量的95%。制冷量又分为总冷量和显冷量。●

风量·单位时间内空气的流通量。有送风量、新风量等其他细分。送风量用于表明

风机等通风设备的能力，单位是立方米/秒；因为体积较大，

一般是立方米/

小时；空调风机风量可以到数以万计立方米/小时。新风量是指室内新鲜空气

的总量。我国国家标准GB/T1883-2002规定，新风量不应小于30m₃/h.人●

机外余压·机外余压是机组在克服自身各个组件的(既过滤器、加热盘管、表冷盘管及

所有附件)阻力后在活动高架地板出风口处测得的静压值；Technical

Definitions

-

技术定义●空调的主要指标●压缩机的输入功率(KW)/

输入电流(A)·压缩机输入功率是指额定工况条件下进行满负荷制冷(热)运转时消耗的

功率(电流);·它表明了压缩机的最大功耗。●

能效比·又称性能系数，是反映空调器制冷运转时的制冷量与制冷功率之比，单位

W/W

。

国家标准规定，2500W空调的能效比标准值为2.65;

2500W至

多4500W空调的能效比标准值为2.70;机房专用空调的压缩机的能效比高达3.3以上；●

噪声·空凋器运转时产生的杂音，主要由内部的蒸发机和外部的冷凝机产生。国

家规定制冷量在2000W

以下的空调室内机噪声不应大于45分贝，室外机

不大于55分贝；2500W的分体空调室内机噪声不大于48分贝，室外机不

大于58分贝。·一般的噪声是在2米处的自由空间中测量的。MAINMETHODSORREMOVINGHEAT热量

出

法MainMethodsof

RemovingHeat去除热量的主要方法●有四种基本的方法将IT环境中不需要的热量收集起来并传送到

室外的环境中●Air

Cooled

System/空气冷却系统●Glycol

Cooled

System/乙二醇冷却系统●Water

Cooled

System/水冷却系统●Chilled

Water

System/冷冻水系统TheFourBasicITEnvironmentHeatRemoval

Methods去除IT

环境热量的四种基本方法-之一●A-系统：空气冷却直接膨胀系统建筑物屋顶

计算机房空调粉红色为制冷剂膨胀阀口压缩机冷凝盘管U1空气冷却冷凝器蒸发器盘管IT

环境TheFourBasicITEnvironmentHeatRemovalMethods去除IT环境热量的四种基本方法-之一●A-系统：空气冷却直接膨胀系统●空气冷却的计算机房空调广泛应用于各种规模的IT环境，并且已经使他

们确立了在小型和中型计算机房中的“主流产品”的地位。●这类产品也经常称为“DX”系统或分体系统，“DX”

表示直接膨胀；尽管

这个术语也经常指空气冷却的系统，但事实上，任何使用制冷剂和蒸发盘管的系统都可以称为

“DX”系统。●在一套空气冷却系统中，半数的制冷剂循环回路位于计算机房空调(也

称为一个CRAC单元)中，而其余的部分位于室外的空气冷却冷凝器中(参加前页的图)。●室内和室外组件之间的制冷剂在管路中的循环路线称为制冷剂管路。●

从IT环境来的热量通过使用这个制冷剂循环流动的管路被“泵”到室外的

环境中。AirCooleddirectexpansion

System空气冷却直接膨胀系统●A-系统：空气冷却直接膨胀系统●热空气将热量传递给蒸发器盘管，进而传递给制冷剂●高温高压的制冷剂被压缩机送至室外的冷凝器，然后将热量散发到室外的大气中。热能乙制冷剂流向蒸发器盘管室外环境器盘管IT

环境膨胀阀压缩机风机风机空气冷却(A)

直接膨胀(DX)用冷冻剂作为热媒。房间的空气通过安装在室内的、装配有蒸发器盘管、涡轮压缩机和制冷系统的空调不断进行循环。远处室外

安装的空气冷却的冷凝器由专业的安装人员通过密封的制冷剂管路连接到室

内机组，这样，吸收的房间内的热负载的就能传递给大气。A-systemTheair-cooled

(A)directexpansion

(DX)system

uses

refrigerant

as

the

heat

transfermedium.Roomairre-circulatesthroughthe

in-ternally

mounted

CyberAir

unitwhich

housesthe

evaporator

coil,scroll

compressor

andrefrigeration

system.A

remotely

mounted

air-cooled

condenser

is

connected,by

specialistinstallers,tothe

roomunitviaa

sealed

refrige-rationcircuitsuchthattheabsorbed

room

heatloadcanbe

rejectedto

atmosphere.●

A-系统AirCooleddirectexpansion

System空气冷却直接膨胀系统TheFourBasicITEnvironmentHeatRemovalMethods去除IT环境热量的四种基本方法-之一●A-

系统：

DX

系统(直接膨胀)或分体系统●

热量被“泵”到室外●

制冷剂的循环流动●

优点●总成本最低●最容易维护●

缺点●制冷剂管路必须在现场安装：只有经过适合的工程紧固的管路系统，充分考虑了管路的距离和与IT环境与室外环境的高度变化后，才能保证可靠的运行

性能；●制冷剂管路不能可靠而经济地布设很远的距离；●多台机房空调不能共享一个空气冷却的冷凝器；●通常用于●配线间、计算机房和可靠性要求适中的小到中型数据中心The

Four

Basic

IT

Environment

Heat

Removal

Methods去除IT环境热量的四种基本方法-之二●G-

系统：

乙二醇冷却系统●

粉红色为制冷剂的回路●兰色为乙二醇冷却液的回路液体冷却器

盘管“泵总成建筑物屋顶热交换器计算机房空调液体冷却器IT环境

??;;TheFourBasicITEnvironmentHeatRemovalMethods去除IT环境热量的四种基本方法-之二●G-

系统：

乙二醇冷却系统●这种系统将所有冷却剂循环的组件安装在一个机柜中(就像一套自完善

的系统),但用一个小得多的热交换器替代了笨重的冷凝盘管。●热交换器使用流动的乙二醇(一种乙二醇和水的混合物，类似汽车的防

冻液)来收集从制冷剂传来的热量并传递到远离IT环境的地方。●热交换器和乙二醇管路始终要比冷凝盘管(2-套空气冷却的系统)和冷

凝器空气风管(自我完备的空气冷却系统)小，因为乙二醇混合液能比空气收集和传输热量的能力更强。●乙二醇通过管路流到一个室外安装的称为液体冷却器(干冷器)的装置。当风机强迫室外的空气流过充满炙热的乙二醇的液体冷却器的盘管时

将热散发到室外的大气中。●一套泵总成(泵、马达和保护机壳)用来使乙二醇在它的回路中循环，不断流过计算机房空调和室外的液体冷却器。G-systemThe

glycol/water

cooled

(G)version

utilises

the

samerefrigerationsystemasthetype-A

Cyber-

Air

unit

and

room

air

re-circulates

through

an

evaporator

coil.However

an

internally

mounted

plate

condenseris

thenused

to

transfer

the

room

heat

load

to

a

glycol

solution.This

con-

denserwateractsasasecondary

heattransfermedium,whichis

thenpumped

toaremotelymounted

air-cooled

drycooler

or

cooling

towerwheretheheatisfinally

rejectedto

atmosphere.Generallythecondenserwatersystem

is

inthe

form

of

a

ring

main

connected

in

parallel

to

a

numberofstand-alone

CyberAir

units

mounted

in

the

critical

space.●

G-系统乙二醇/水冷却系统(G)使用与A-系统相同的制冷系统，室内的空气通过蒸发器盘管不断

循环。然而，

一套内部安装的盘式冷凝器被用来将房间的热负荷传递到乙二醇系统。

冷凝器中的水起到了第二种热传输的媒体，然后将水泵到室外安装的空气冷却的干冷器或冷却塔，热量在这里最后传递给大气。

一般来说，冷凝器中的水系统形成一

个环，主要并联连接到安装在关键空间中几台空调。Glycol/WaterCooledSystem乙二醇/水制冷系统TheFourBasicITEnvironmentHeatRemovalMethods去除IT环境热量的四种基本方法-之二●

乙二醇冷却系统●制冷剂循环组件在一个机柜中●乙二醇管路将热量带走●热量注入到液体冷却器(干冷器)

●

泵总成●

优点●整个制冷回路都包含在机房空调单元中，由于在工厂密封并且进行测试，具

有最高的可靠性；相同的地板空间，需要两台空气冷却的系统；●乙二醇管路可以布设得比制冷剂管路(空气冷却系统)更远的距离，

一套液体冷

却器和泵总成可以服务于多台机房空调；●在寒冷的地区，液体冷却器中的乙二醇能够冷却到如此低的温度(10°C

以下),以至于它能够旁通掉机房空调中的热交换器，并直接流过一个专门安装

的更经济的盘管。在这种情况下，

制冷剂循环停止运行，而流过更经济的、现在是充满乙二醇的盘管的空气冷却IT环境。这个过程称为“自然制冷”,

一

旦

使用，极大地降低了运行成本。TheFourBasicITEnvironmentHeatRemovalMethods去除IT环境热量的四种基本方法-之二●

缺点●与空气冷却直接膨胀系统相比，需要增加额外的组件(泵总成、几个阀门)增加

了投资和安装成本；●需要对系统中的乙二醇的体积和质量进行维护；●向IT环境中引入了额外的一种液体源。●

通常用于计算机房和可用性要求适中的小到中型数据中心。3.GE

型：采用间接自然冷却的混合型系统混合型制冷系统是将G型系统与间接自由冷却组合。GE

型系统在外界温度适合时立即切换至节能模式。此时外界空气被

用于间接自由冷却。GE系统是DFC(动态自然冷却)的基础。冷却塔水雾喷头填充区热交换器集水池建筑物顶

泵The

Four

Basic

IT

Environment

Heat

Removal

Methods去除IT

环境热量的四种基本方法-之三●

水冷却系统计算机房空调IT

环

境…5………TheFourBasicITEnvironmentHeatRemovalMethods去除IT环境热量的四种基本方法-之三●

水冷却系统●水冷却系统类似于乙二醇冷却系统，就是制冷剂循环组件全部都安装在位于

计算机房的计算机房空调中。●然而，乙二醇冷却系统和水冷却系统之间却有两个很重要的不同：·一套水(也称为冷凝器水)循环管路而不是乙二醇管路用来从IT环境中收集热量并传

递出去；·热量是通过冷却塔而不是乙二醇冷却系统的液体冷却器(干冷器)注入到外面的大

气中去的；·从上页的图可以看出，冷却塔在顶部通过喷洒温暖的冷凝器水到象海绵的物质(称

为填充物)来将IT房间的热量注射到室外环境中去。水喷射出来，在下滴和流到冷却

塔底的过程中，

一部分会蒸发(一个风机被用于从填充材料中抽出空气来帮助加速

蒸发)。就如人类通过汗液的蒸发来降低体温一样，从冷却塔中蒸发的少量的水起到了给其余的水降温的作用。冷却塔底部的冷却水被收集起来，通过一个泵总成，

送回到到冷凝器水循环回路中。·冷凝器水循环回路和冷却塔通常不是仅仅安装用来用于水冷却计算机房空调系统

的，他们通常是大系统的一部分，并且还可能用于建筑物舒适性空调系统(用来冷却人)和

水

冷

却

器(

Ch

i

l

l

e

r

)的

热

量

带

走

。G-systemThe

glycol/water

cooled

(G)version

utilises

the

samerefrigerationsystemasthetype-A

Cyber-

Air

unit

and

room

air

re-circulates

through

an

evaporator

coil.However

an

internally

mounted

plate

condenseris

thenused

to

transfer

the

room

heat

load

to

a

glycol

solution.This

con-

denserwateractsasasecondary

heattransfermedium,whichis

thenpumped

toaremotelymounted

air-cooled

drycooler

or

cooling

towerwheretheheatisfinally

rejectedto

atmosphere.Generallythecondenserwatersystem

is

inthe

form

of

a

ring

main

connected

in

parallel

to

a

numberofstand-alone

CyberAir

units

mounted

in

the

critical

space.●

G-系统乙二醇/水冷却系统(G)使用与A-系统相同的制冷系统，室内的空气通过蒸发器盘管不断

循环。然而，

一套内部安装的盘式冷凝器被用来将房间的热负荷传递到乙二醇系统。

冷凝器中的水起到了第二种热传输的媒体，然后将水泵到室外安装的空气冷却的干冷器或冷却塔，热量在这里最后传递给大气。

一般来说，冷凝器中的水系统形成一

个环，主要并联连接到安装在关键空间中几台空调。Glycol/WaterCooledSystem乙二醇/水制冷系统TheFourBasicITEnvironmentHeatRemovalMethods去除IT环境热量的四种基本方法-之三●水冷却系统●制冷剂循环组件在一个机柜中●水循环回路将热量带走●热量是通过冷却塔注入到空气中去的

●泵总成●

优点●

整个制冷回路都包含在机房空调单元中，由于在工厂密封并且进行测试，具有最高的可

靠

性

；●冷凝器水管

路

可以布

设

得比

制冷

剂

管

路(空气

冷

却

系统

)

更

远的

距

离，一

套

冷

却

塔

和

泵

一般总是服

务

于多台

机

房

空

调

和

其

它

装

置

；●对租用的IT环境，使用建筑物的冷凝器水通常比冷冻水(见下节)要便宜。●

缺点●冷却塔、泵和管道系统的初始成本很高；●

维护成本很高，因为需要经常清洁和进行水处理。空调系统向IT环境引入了额外的一种液体源；●

一个非专属的冷却塔(同时用于冷却整个建筑物)可能比一个计算机房空调专属的冷却

塔的可靠性为低。●

通常用于

●与建筑物中的其它系统一起，用于需要中到高可用性的小型、中型和大型数据中心

TheFourBasicITEnvironmentHeatRemovalMethods去除IT

环境热量的四种基本方法-之四●冷冻水冷却系统水冷却器冷冻水供水管(CWS)冷冻水回水管(CWR)压缩机冷凝器热交换器蒸发器热交换器冷冻水调制阀IT环境冷却塔水雾喷头填充区泵

建筑物机械房机房空气处理单元冷冻水盘管建筑屋顶集水池泵ioCTheFourBasicITEnvironmentHeatRemovalMethods去除IT环境热量的四种基本方法-之四●

冷冻水冷却系统●在一套冷冻水系统中，计算机房空调系统制冷剂循环回路重新布置成

了一个称为水冷却器的装置(见上页的图)。该冷却器装置的功能就是产生冷冻水(水被冷却到大约8°C)。●冷冻水被泵入管路，送到位于IT环境中的计算机房空气处理器(也称为

CRAH单元)。计算机房空气处理器外观类似于机房空调，但工作原理完全不同。他们通过从计算机房吸入暖空气，通过注满循环冷冻水

的盘管来冷却空气(移去热量)。从IT环境中移出的热量随冷冻水(现在是暖水)流出计算机房空气处理单元，回到冷却器。在冷却器中，热量从流回的冷冻水中移出到一个冷凝器水循环回路(与水冷却计

算机房空调系统中使用的相同),再传到室外的大气中。●冷冻水系统通常与很多计算机房空气处理单元共享，并经常用来冷却

整个建筑物。TheFourBasicITEnvironmentHeatRemovalMethods

去除IT

环境热量的四种基本方法-之四●冷冻水冷却系统4.CW型：冷冻水系统CW型机组没有其自己的制冷剂系统，但是需要其他冷水机组提供冷冻水。风机驱动室内环境空气流经冷水盘管，将热量传

递给水/乙二醇混合液。冷水机组将热量从水/乙二醇混合液中

排出。室内空调机组和冷水机组通过冷水警线连接。TheFourBasicITEnvironmentHeatRemovalMethods

去除IT

环境热量的四种基本方法-之四●冷冻水冷却系统5.CW2型：内置冗余的冷冻水系统高安全性系统经常需要独立的备用冷冻水源。CW2

具有两个独立的冷冻水盘管并连接至两个不同的冷水水源，即提高了系

统的安全性和可用性，由于两个盘管集成在一个空调机组内，

因而节省了数据中心内宝贵的空间。TheFourBasicITEnvironmentHeatRemovalMethods去除IT环境热量的四种基本方法-之四●冷冻水冷却系统●制冷循环组件位于水冷却器中●冷冻水被泵入计算机房空气处理器●冷却器，热交换(移去)热●优点●计算机房空气处理单元通常成本很低，只包括几个部件，并且通常比相

同占地面积的计算机房空调具有较大的热交换能力；●冷冻水循环管路可以很容易布设很长的距离，并且一个冷却器装置能同

时服务于很多个IT环境(或整栋建筑物);●冷冻水系统可以工程加固得极端可靠；●对大型系统，冷冻水系统的每KW

成本是最低的。TheFourBasicITEnvironmentHeatRemovalMethods去除IT环境热量的四种基本方法-之四●缺点●对装机容量小于100kW的电气IT负载，冷冻水系统通常是投资成本最高

的；●计算机房空气处理单元通常比机房空调除掉数据中心的更多的湿空气，因此需要花费更多的钱来给房间加湿；●空调系统向IT环境引入了额外的一种液体源；●通常用于●与其它系统一起，用于需要中到高可用性的中型到大型数据中心，或者

作为大型数据中心专门的高可用性解决方案。ACW-SystemTheACWCyberAirsystemis

a

combi-

nation

of

both

the"A"and"CW"systems

with

twocoolingcoils.TheCompTrol7000

managestheACW

system

to

al-

lowtheaircooled"A"systemtooperate

as

standby

to

the"CW"chilled

watersystemorviceversato

give

added

security

and

back

up

to

the

computerroom.Both

systems

may

not

run

simulta-

neously.Thiscanbepreventedby

adjustingacoolingpriority

atthe

C7000.ACW系统●ACW是“A”型系统与带两个制冷盘管的“CW”型系统的组合。控制器控制ACW系统中的空气冷却”A

“型

系统作为”CW”冷冻水系统的后备机组，或者反过来，”CW"

冷冻水系统作为空气冷却”A“型系统的后备

机组，以增加系统的安全性和支持计算机房；●两套系统不能同时运行，控制器中设定的优先级会防止这种情况的发生。The

Combination

of

The

Four

Basic

Heat

Removal

Methods去除热量的四种基本方法的组合-之一GCW-SystemThe

GCW

CyberAir

system

is

a

combi-nation

of

both

the"G"and

"CW"systemswith

two

cooling

coils.The

CompTrol

7000

manages

the

GCW

system

toallow

the

glycol

cooled

or

condenserwater

"G"system

to

operateas

standby

to

the"CW"chilled

water

system

or

vice

versa

to

give

addedsecurity

and

back

up

to

the

computerroom.Both

systems

may

not

run

simulta-neously.This

can

be

prevented

byadjustingacooling

priorityatthe

C7000.GCW系统●GCW系统是“G”型系统与带两个制冷盘管的“CW”型系统的组合。控制器管理GCW

系统中的乙二醇冷却或冷凝器水冷却的”G“型系统作为”CW”冷冻水系统的后备机组，或者反过来，

”CW”冷冻水系统

作为乙二醇冷却或冷凝器水冷却的”G“型系统的后备机组，以增加系统的安全性和支持计算机房；

●

两套系统不能同时运行，控制器中设定的优先级会防止这种情况的发生。

The

Combination

ofTheFourBasicHeatRemoval

Methods

去除热量的四种基本方法的组合-之二EQUIPMENTREQUIREMENTSANDHOWTOMEET

田

求以及如何满足4035302520151050-5-1020%X

g/kg]40%50%60%70%80%90%100%8Cooling

capacitySensiblecooling

capacityno

dehumidifcation二X

=constantachieved

with

high

air

volume!总冷量二显冷量二不除湿二含

湿

量

=

常

数需要大风量来实现!Equipmentrequirements=Precisionairconditioning

设备要求=精密空调冷

量设备负载12

1314151617]□.[T30%10%6lH|2004版2008版温度下限20℃(68F)18℃(64.4F)温度上限25℃(77F)27℃(80.6F)湿度下限40%相对湿度5.5℃(41.9F)的露点湿度湿度上限55%相对湿度60%相对湿度和15℃(59°F)的露点湿度数据中心环境需求ASHRAETC9.92008表3.ASHRAE建改的温湿度环境(ASHRAE2009b数据机房负荷计算：1.IT

设备发热负荷：

C=A*B每个机柜的发热量A=9kw

(机柜功率),机柜数量B

2.UPS

发热负荷：

DUPS容量D3.

房间负荷：E=F*GF=0.07kw/m2,

房间面积G总负荷H=C+D+E通信机房负荷计算：1.通信设备耗电功率：

A=0.6kw2.房间负荷：B=C*DC=0.07kw/m2,房间面积D3.UPS

发热负荷：

EUPS容量E总负荷F=A+B+E机房负荷计算Cold

Aisle

Hot

Aisle

EquipmentAisle

Pitch(7

Tiles)Tihe

SizeAisle

Pitch

teald

akle

cold

aisleNominal

Col

Aisde

SrMaxiumSpaceAllweated

furEquipmentwithNoOverhamgHot

Aisle

SizeLU.S.2

ft(610mm)14

ft(4267

mm)4

f(1220mm)42

in(1067mm)3

ft(914mm);lobal600mm(23.6

im)4200

m

(13,78

ft)1200

mm(3.94

f)1043

mm(4)im)914mm(3

fì)a.Ifconsidering

apilci

oller

th.n

sesee

hoor

ties,tt

is

uar

sel

ko

in:rese

o

deureuse

thepis:li

in

wtole

uile

itctenetsAnyovehangintsthecoldaileshouldtale

intn

sscumtthe

speciftectsian

af

the

frent

af

therace

andhowitaffedsacowsstothet6kandBow

frongh

theble.b.Nominal

dimaviea

assumss

ooverhng,lsss

if

frout

docs

worhuag

exisasc.Typically

a

aremeterrackisto?Umm

deepwith

the

doex

and

woukiowerlang

the

froattie

3mm

foraLScenfigantim

and

27man

for

ghdol

coafigumtivs气流管理冷/热通道布置Table4.1Aisle

Pitch

Allocation500-Z00.cfmGratetileExtreme

Impractical■500

600

700

800

900

1000

R236.0][283.2][380.41[377.6][424.8][471.91机柜功

率(kW)8

·6

·that

can

becooled

by

one4tile

with

thisairflow2气流管理00

100[47.21esejomTypical

CapabilityWith

EffortuarJTEd12=10T200[94.4]300[141.6]Perftile400[188.81B

₂XY2

Co.Model

abc

Server:Representative

ConfiqurationsConditionVolugeE10

VoltsAirflowNominalAirflow,Maximumt

35℃WeighiOverallSystemDimensions"(W×D×H)TypiealHeatRelcascDeacriptionwattscfm(m³/h)cfm(m³/h)lbakgin,mimMinimumConfiguratton1765+00650600102089640630x40x72762×1016×1828FullConfigurnation70740750127571251973752869361×40×721540×1016×1828TypicalConfiguration50405559438331415104047230×40×72762×1016×1828TypicaConfiguration4CPU-A.8GB.J2

IO(2

CB

cards,I

fiame)a.The

airrlow

valucs

are

for

an

air

density

of

1.2kg/m³(0.075

Ih/n³).This

corresponds

te

air

at

20~C(68F)101.3kPA

(14.7

psim),and

50%relative

homidity.b.Footprintdoesnotincludeserviceclearance

or

cablemanagement,which

is

zero

on

the

sides,46

in.(1168

mm)

in

the

frunt,and

40

in.(1016

mm)in

the

fcar.1kw的发热量需要

约200m3/h的风量FullConfiguration8CPU-R.16GB.64IIO(2CD

cards,2

jframes)MinimumConfiguration1CPCA,IGB2/O气流管理ASHRAE

Class1.2.3Airtlow

DiagramCoollpgacheme

FRFrontto

fsarF-RReturnairconditionRoom

conditionTemperature

gain

ofatleast2K

from

roomtemperature

on

the

way

toreturn

air

temperatureVDI2054:3-4K

heat

gain!回风状态房间状态回风经过房间时至少获得2度的升温VDI2054:3-4K的热增温!return

air

24°设备要求4月月16°supply

air注意NOTE热负荷010ZlVL=Air

volume[m³/s]Q=Heat

load

[kW])A

=Density

[kg/m³]cpA=Specificheatcapacityofair

[kJ/kgK]□T=DifferencebetweenT=dischargeand

supply

temperature

[K]VL=

气流

[m³/s]

Q

=

热负荷[kW]>A=

密度[kg/m³]

cpA=空气的比热[kJ/kgK]回风和送风的温度

差[K]Referencevalueapprox.300m³/hperkW参考值每KW

约为300m³/hVi=

QPa*CPA*ATVi=

QpA*CPA*AT设备要求Designairvolume气流量设计Supply

airReturn

air热负荷推荐的回风条件为：Recommendation

for

return

air24°C;45%r.H.Only最大的□reachable

by

T

of

max.8°K

T只能达到8°K

而推荐的送风条件为：and

supply

conditions:16°C;~80%r.H.设备要求Return

air负载密度Load

density(W/m)低

L

o

w中Medium高High服务器托管设施Co-Locatiom

facilities.数据中心Data

centres<1000行、金融研究所Banks,Financial

Institution<600)-100C))(电信设施Telecom

facilities<500500-750750典型负载密度的经验法则多少气流量?低气流LowairvolumeSource:Intel“合适”气流“Right”airvolume高气流HighairvolumeDuctedReturnAirConcept风管回风的概念DuctedSupplyand

ReturnAirConcept风管送风和回风的概念Hot/ColdAisleConcept冷/热通道概念系统设计的冷热通道…………思不

目费重县喻面指言言意指墙点THEUPTIMEINSTTITTFinforms:Howto

Meet"24

by

Forever"DemandsofYourData

CenterEstablishminimum

raised-floor

height.a.24”(0,61m)ifthe

cabling

is

overhead,with

no

chilled

water

or

condenser

water

or

condenserwater

pipes

under

the

floor

blocking

the

airflow.b.Recommend30”(0,76m)to36”(0,92

m)if

there

are

airflow

blockages.Establish

a

maximum

clearance

of3'(0,92m)from

the

top

of

the

cabinets

to

the

ceiling4,5-6,0

m2,0-2,5

m推荐的房间高度≠1,0-1,5m1,5-2,0

m天花供水地板块楼板空气冷却-一个定义空气路径的问题(1/3)●冷空气的送风：从活动地板下直接送入房间●暖空气的回风：通过房间●部分活动地板必须闭合(热通道)·由于很好地定义了空气的路径，增大了制冷量/提高了效率·仍然有空气短路的风险(机柜的顶部、机柜行的两端)●可以与非19英寸独立的设备组合使用●1块地板块/机柜，600