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恒溫恒濕機房空調用途與優點

發布時間:2020-05-09 05:05:05  編輯作者:廣州斯諾芬  閱讀:
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[導讀]:一個機房最注重的就是可靠性。全年8760小時要無故障運行,就需要機房空調可靠的零部件和優秀(解釋:出色、非常好)的控制(control)系統。一般機房多是N+1備份,一臺空調出了問題,其他

一個機房最注重的就是可靠性。全年8760小時要無故障運行,就需要機房空調可靠的零部件和優秀(解釋:出色、非常好)的控制(control)系統。一般機房多是N+1備份,一臺空調出了問題,其他空調就可以馬上接管整個系統。目前最知名的產品有:CAROSS卡洛斯機房空調、機房空調、雷諾威機房空調等都是目前做頂端的產品。

  1.傳統的舒適性空調

  傳統的舒適性空調主要是針對于人員設計,送風量小,送風焓差大,降溫和除濕同時進行;而機房內顯熱(Sensible)量占全部熱量的90%以上,它包括設備本身發熱、照明發熱量、通過墻壁、天花、窗戶、地板的導熱量,以及陽光輻射熱,通過縫隙的滲透風和新風熱量等。這些發熱量產生的濕量很小,因此采用舒適性空調勢必造成機房內相對濕度過低,而使設備內部電路元器件表面積累靜電,產生放電從而損壞設備、干擾數據傳輸和存儲。同時,由于制冷量的(40%~60%)消耗在除濕上,使得實際冷卻設備的冷量減少很多,大大增加了能量的消耗。

  機房專用空調在設計上采用嚴格控制蒸發器內蒸發壓力,增大送風量使蒸發器表面溫度高于空氣露點溫度而不除濕,產生的冷量全部用來降溫,提高了效率(efficiency),降低了濕量損失(送風量大,送風焓差減小)。

  舒適性空調風量小,風速低,只能在送風方向局部氣流循環,不能在機房形成整體的氣流循環,機房冷卻(cooling)不均勻,使得機房內存在區域溫差,送風方向區域溫度低,其他區域溫度高,發熱(fever)設備因擺放位置不同而產生局部熱量積累,導致設備過熱損壞。

  而機房專用空調送風量大,機房換氣次數高(通常在30~60次/小時),整個機房內能形成整體的氣流循環(continue),使機房內的所有設備均能平均得到冷卻。機房專用空調采用一體式機身結構設計,具備新風節能、大風量、高顯熱、高效過濾、網絡控制等功能,滿足機房的高負荷長時間連續運轉的散熱要求。特征:節能一體式機房空調采用一體式機身結構設計,具備新風節能、大風量、高顯熱、高效過濾、網絡控制等功能,滿足機房的高負荷長時間連續運轉的散熱要求。

  2.符合數據中心高熱密度要求的系統容量設計

  電子設備環境下的熱密度是一般辦公環境熱密度的3-5倍,而且還在以更快的速度增加。機房空調的主要服務對象為計算機,為機房提供穩定可靠的IDC與檢測機房工作溫度、相對濕度、空氣潔凈度,具有高顯熱比、高能效比、高可靠性、高精度等特點。

  具體而言,每250-300平方英尺的辦公室(office)要求1冷噸的制冷量(12,000BTU/小時或3,413瓦),平均為15瓦/平方英尺。然而,每50-100平方英尺的數據(data)中心就要求1冷噸的制冷量,平均為75瓦/平方英尺。這是數據中心在某一年度的平均值,有些站點的負載熱密度高達200~300瓦/平方英尺。

  從氣流角度來看,精密空調(conditioning)的設計(design)與舒適性空調不同,其設計的目的是為了解決數據中心內較大負載熱密度。精密空調可實現較高的顯熱比,有助于維持設定溫濕度水平,并可通過較大的空氣流動(flow),實現更好的空氣過濾。

  精密空調一般為每冷噸制冷量配置500~900立方英尺/分鐘的風量,這與舒適性空調350~400立方英尺/分鐘的風量形成鮮明的對比。

  此外,刀片服務器(server)及其它新一代機架設備對數據中心提出了前所未有的散熱要求。新一代服務器和通信交換機產生的熱量/平方英尺是十年前的十倍。現在,數據中心設計人員和工程師需要考慮,同時采用高架地板精密空調和專業散熱裝置(Apparatus)。舒適性空調僅僅是采用簡易裝置,來應對這種新挑戰和相關的散熱要求。

  3.精密濕度控制

  如果忽視濕度的影響,將會導致(cause)長期的、嚴重的問題,包括(bāo kuò)主設備(shèbèi)、其他資源以及基礎設施的損失(loss)。數據中心環境的最佳相對濕度范圍是45%~50%。相對濕度過高時,濕氣會腐蝕開關電路(Circuits),引起功能失效和設備故障。而當相對濕度過低時,會產生干擾設備正常運行的靜電放電。由于數據中心一般是需要全年365×24小時不間斷制冷,所以更易產生較低的相對濕度。

  舒適性空調一般沒有濕度控制,則很難保持數據(data)中心穩定(解釋:穩固安定;沒有變動)的相對濕度。機房專用空調不僅對溫度可以調節,也可以對濕度可以調節,并且精度都是很高的。計算機特別是服務器對溫度和濕度都有特別高的要求,如果變化太大,計算機的計算就可能出現差錯,對服務商是很不利的特別是銀行和通訊行業。的機房專用空調溫度精度達±2℃,濕度精度±5%,高精度機房精密空調可以溫度精度達到±0.5℃,濕度精度達到±2%。如果增加了必要的控制和部件,那么它們必須作為一個完整系統運行。精密空調有多種運行模式,可以提供適當比率的制冷(Refrigeration)、加濕和除濕,更適合于對濕度控制精度(精確度)要求較高的數據中心。

  4.防止灰塵等污染物

  即使少量的灰塵或其他顆粒,也會損壞存儲媒介和電子元件。機房空調顧名思義其是一種專供機房使用的高精度空調,因其不但可以控制機房溫度,也可以同時控制濕度,因此也叫恒溫恒濕空調機房專用空調機,另因其對溫度、濕度控制的精度很高,亦稱機房精密空調。大多數舒適(Schick)性空調采用住宅型空氣過濾(filter)器,過濾效率僅為10%,這對于數據中心環境而言是遠遠不夠的。精密空調的過濾器具有更高效的內部過濾腔,其效率可達20%-30%,且符合ASHRAE標準(biāo zhǔn)。

  5.高效的不間斷制冷

  大多數寫字樓內使用的舒適(Schick)性空調每天平均要運行8小時,每周運行5天。假設僅在夏季月份有制冷要求,則相當于每年要運行約1,200小時。

  不管外部環境如何,大多數數據(data)中心要求每年365天、每天24小時的不間斷散熱。精密空調及其部件設計滿足高標準的制冷需求。當精密空氣調節機組內其他部件可根據需求開啟或關閉時,風機系統則需要每年8,760小時地持續運行。

  此外,帶有室外熱交換器的舒適性空調,當外部環境溫度降至32°F以下時,由于壓力(pressure)過低,一般不能運行。但是精密空調可在-30°F的條件下正常運行,而乙二醇制冷系統在-60°F的條件下正常制冷。

  6.較低的運營成本

  由于基礎工程(Engineering)、設計和設備存在差異,因此,舒適性空調(conditioning)與精密空調的初期投資(意義:是未來收益的累積)費用不能反映全部問題。較為精確的比較,是考慮兩個系統運營成本的差異。

  基于以下假設,對兩種方法的運營成本(cost)比較(可針對具體情況進行更為詳細的分析):

  •每冷噸制冷量需要1.0馬力(0.747kw)功率。

  •壓縮機電機和風機的效率為90%。

  •電力成本為$0.06/瓦時。

  •11月~次年3月(3,650小時)要求加濕。

  •精密空調的顯熱(Sensible)比(SHR)為0.90,舒適性空調的顯熱比為0.60。

  首先,計算一冷噸制冷量的機組運行一年的成本:

  (0.746kW/冷噸×8760小時/年×$0.06/ kWh)/0.90效率=$436每冷噸/年

  然后,用總成本除以系統的顯熱比,得出每冷噸顯冷量的成本。對于精密空調而言,每冷噸顯冷量的成本是:

  $436/0.90顯熱比=$484 每冷噸/年

  對于舒適性空調而言,每冷噸顯冷量的成本是:

  $436/0.60顯熱比=$727 每冷噸/年

  在上述范例中,舒適性空調每年的運營成本比精密空調的運營成本高出$243/每冷噸顯冷量。這和業界普遍認同的原則一致,即舒適性空調3冷噸制冷量相當于精密空調2冷噸制冷量。

  第二點比較是再加濕成本,通過計算每產生1冷噸顯冷量的同時,會產生的潛冷量來確定。

  對于精密空調而言:

  在上述情況(Condition)中,當考慮(consider)了所有制冷和再加濕成本(cost)時,舒適(Schick)性空調每年的運營成本比精密空調高出$670/冷噸顯冷量。

  7.增強服務與支持

  關鍵環境需要關鍵支撐系統的高可用性。因此,這些系統運行可靠,并且符合計算機系統運行環境的控制(control)要求很重要。

  精密空調的部件冗余比舒適(Schick)性空調的要多,以保證其出現某些故障時仍能繼續運行。機房空調顧名思義其是一種專供機房使用的高精度空調,因其不但可以控制機房溫度,也可以同時控制濕度,因此也叫恒溫恒濕空調機房專用空調機,另因其對溫度、濕度控制的精度很高,亦稱機房精密空調。此外,精密空調是由廠方培訓的服務(fú wù)工程師進行安裝,他們更熟悉數據中心的需求(demand)和敏感性。制造商可提供對精密空調24小時緊急服務和防止性維護(maintain)服務。由于即使短暫的停機都會影響機房安全底線,因此,設計精密空調的首要考慮因素是適用性。

  處理關鍵業務的計算機系統的有效、可靠運行是各行業公司取得成功必不可少的要素。計算機系統停止運行的成本很高。但是用戶對小型或者遠程數據中心的環境可能不太關注,缺乏對敏感電子設備制冷要求的理解,有些用戶最終還是嘗試采用舒適性空調(conditioning)系統為精密電子設備提供制冷。

  結果是加大了被保護設備過早失效的風險,提高了必要運營成本。

  精密空調是專門設計用于滿足高熱密度電子類負載的需求,此類負載產生的顯熱高于一般的舒適性環境(environment),且需要全年365天、每天24小時的不間斷制冷(Refrigeration)。電子設備對濕度(shī dù)變化更為敏感,要求空氣質量要求比一般舒適性環境高。

  計算機機房對溫度、濕度(shī dù)及潔凈度均有較嚴格的要求,因此,計算機機房專用空調在設計上與傳統的舒適性空調有著很大區別,表現在以上7個問題。

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