空调培训资料1空调基本知识

1、空调培训 1（精密空调基础）,中达电通UPS产品处 戴林华 2011-3,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,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

2、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,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,3、冷量单位： 千瓦(kw)国际

3、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=860 kcal/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 ： 1HP2.5kw BTU英制冷量单位 1kw=3414BTU,一、空调基础知识,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，

4、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,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,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

5、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,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,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,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,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,

6、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,实验室,洁净室,图书馆,磁带/介质存储,胶片存储,Precision Control,四、机房空调的应用范围,1、空调框架,五、机房空调的结构,2、空调送风系统,五、机房空调的结构,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,3、空调制冷系统,五、机房空调的结构,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，

7、以提高制冷剂的冷凝温度 制冷剂工况循环运行的动力源,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,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,4、空调电加热系统,五、机房

8、空调的结构,5、空调加湿系统,五、机房空调的结构,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,6、控制系统,五、机房空调的结构,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,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

9、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,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,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,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

10、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,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,A,W-F,C,D,H,7、空调组合图,六、机房空调冷却方式分类,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

11、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,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,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

12、风方式分类,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,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,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,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、

13、机房空调送风方式分类,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,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

14、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,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

15、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,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：200-300 W/M2 2）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

16、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20 W/M2 4）人员产生的热量-Q4：按每人180W 5）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,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,3

17、、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,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

18、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,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,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100kva UPS(1+1)供电，新风量为10%，配置机房空调。 冷量核算： Q1=500m2*250w/m2=12