機房精密空調(diào)的全方位解析

機房專用空調(diào)設備制冷系統(tǒng)形式很多，可以根據(jù)工程項目的特點，選用不同的制冷系統(tǒng)。機房專用空調(diào)機組制冷系統(tǒng)主要冷卻形式有風冷式、水冷或乙二醇水冷式、冷凍水式、雙冷源系統(tǒng)等。一般而言，在選擇冷源形式時需要參考的內(nèi)容大致包括：系統(tǒng)投資，系統(tǒng)效能，運營、維護的成本，以及所在地氣候條件等。

1、風冷式機組的組成及工作原理

風冷式直接蒸發(fā)系統(tǒng)使用冷媒作為傳熱媒介。機房專用空調(diào)機組內(nèi)的制冷系統(tǒng)由蒸發(fā)盤管、壓縮機、冷凝器等制冷管路組成，室內(nèi)空氣穿過機組內(nèi)部風道進行循環(huán)。將遠端的風冷冷凝器與室內(nèi)機相連接，整個制冷循環(huán)在一個封閉的系統(tǒng)內(nèi)，從而吸收房間內(nèi)的熱負荷并排放到大氣中去。

2、風冷式機組的應用特點

風冷式機組在數(shù)據(jù)中心機房的應用最為廣泛，它具有以下特點。

優(yōu)點：

直接蒸發(fā)制冷循環(huán)，沒有冷凍水和冷卻水系統(tǒng)；每個機組都有自帶的壓縮機，可以在每個機房內(nèi)實現(xiàn)N+1的備份方式；安裝內(nèi)容相對簡單；室外機安裝分散，不需太多考慮室外機承重問題；日常維護相對簡單，不需考慮水系統(tǒng)。缺點：

對于大型數(shù)據(jù)中心，每個機組、壓縮機制冷系統(tǒng)均需要一套制冷銅管連接，工程量巨大；室內(nèi)機、室外機距離受到限制，當量長度大于50m時效率會有較明顯的下降；在大型數(shù)據(jù)中心中室外機由于數(shù)量較多，占用的面積要相對大一些。

一、水冷或乙二醇水冷式系統(tǒng)

1、水冷式機組的組成及工作原理

水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)的內(nèi)部結構與風冷式機組相同，室內(nèi)空氣通過蒸發(fā)器盤管循環(huán)。與風冷式不同的是，水冷機組內(nèi)部安裝有板式冷凝器，將實現(xiàn)房間熱量與乙二醇溶液之間的熱轉(zhuǎn)換。該冷凝器內(nèi)的液體作為一個二級傳熱媒介，被抽到遠處安裝的空氣冷卻式干冷器或冷卻塔內(nèi)，熱量在那里最終排到大氣。水冷卻系統(tǒng)機房專用空調(diào)機組每臺機組均自帶制冷循環(huán)系統(tǒng)，并配有單獨的水冷冷凝器，冷凝器置于室內(nèi)機內(nèi)部。所有機組的冷卻水可以做成一個冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，由水泵提供循環(huán)動力，室外冷卻水可采用開放冷卻水塔和封閉干冷器兩種方式。機房專用空調(diào)要求一年四季連續(xù)運行，封閉干冷器更為耗能，不宜采用;通常采用冷卻水塔的冷卻方式。

從節(jié)能方面考慮，有的恒溫恒濕空調(diào)機組在水冷或乙二醇冷卻系統(tǒng)的蒸發(fā)器上平行加入一個自然冷卻用的盤管。在較低的室外環(huán)境溫度下，通過中央控制器精確地控制閥門，自然冷卻盤管將吸收室內(nèi)的全部的傳熱量。在換季期間，環(huán)境溫度將降至機房所需的溫度以下，自然冷卻盤管將提供預制冷以減少壓縮機的運行時間，壓縮機一般只需80%的輸入功率，因此可以顯著地節(jié)省成本。

2、水冷式機組的應用特點

優(yōu)點：

每個恒溫恒濕機機組的冷凝器、蒸發(fā)器均在室內(nèi)機內(nèi)部，制冷循環(huán)系統(tǒng)在機組內(nèi)部完成，制冷效率相對風冷機組高；不需要室內(nèi)、室外機的連接銅管，只需要一組冷卻水管道可以將所有的機組連接在一起，在大型數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)里，工程量能相對減少，不存在室內(nèi)、室外機距離限制；可以用幾組較大的室外干冷器做N+1備份工作方式，在中大型數(shù)據(jù)中心占地面積相對較小；擴容方便，初期設計時留好接口，不需要在投入使用后需要擴容時再尋找室內(nèi)、室外機通道；水循環(huán)管道不需要太厚的保溫處理，節(jié)省通道空間。缺點：

數(shù)據(jù)中心內(nèi)部帶有水循環(huán)系統(tǒng)，需要設置防漏水檢測系統(tǒng)和防護措施；施工工程相對復雜，需要有壓力管道施工工藝的工程隊完成；日常維護的工作較風冷型復雜，對水質(zhì)的要求相對較高，故障率和維護成本較高，容易形成單點故障，但比冷凍水型簡單；節(jié)能效果有限，在中小機房使用能耗較高，在大型機房中使用較風冷型空調(diào)能耗低但較冷凍水型能耗高，同時運行維護費用不低，因而一般使用水冷空調(diào)的機房較少。二、冷凍水式系統(tǒng)

當有中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)或具備單獨的風冷冷凍水機組被作為換熱方式時，室內(nèi)空氣可通過冷凍水盤管，直接將熱負荷傳遞到冷凍水系統(tǒng)內(nèi)。在專用空調(diào)機組中央控制器的控制下，水流量通過一個兩路或者三路的制冷水閥門進行調(diào)節(jié)，精確地保持機房內(nèi)的氣溫狀態(tài)。采用獨立的風冷冷水機組提供冷源時，適合多臺N+1備份方式，提高整個系統(tǒng)的運行保障能力。

為提高空調(diào)機組的安全性和備份能力，也可在機組內(nèi)安裝兩套獨立的制冷盤管和控制閥門，能夠處理來自兩個獨立系統(tǒng)的冷凍水。可以在將中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)作為基本的冷凍水源，而單獨的風冷冷凍水機組作為二級冷凍水源，特別適用于中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)在周末或深夜不再使用的情況。

優(yōu)點：

風冷冷水機組集中制冷，制冷效率最高，運行費用最低；不需要室內(nèi)機、室外機的連接銅管，只需要一組冷卻水管道可以將所有的機組連接在一起；在大型數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)里，工程量能相對減少；不存在室內(nèi)機、室外機距離限制；可以用幾組冷水機組做N+1備份工作方式，占地面積相對小；室內(nèi)機價格非常便宜，整體造價低。缺點：

數(shù)據(jù)中心內(nèi)部帶有水循環(huán)系統(tǒng)，需要設置防漏水檢測系統(tǒng)和防護措施；施工工程相對復雜，需要有壓力管道施工資質(zhì)的工程隊完成；日常維護的工作復雜，需要在冷水機組的維護人員。

三、 雙冷源系統(tǒng)

由上述三種基本的冷卻方式可組成不同類型的雙冷源系統(tǒng)，如風冷+冷凍水系統(tǒng)、水冷+冷凍水系統(tǒng)。

1、風冷+冷凍水系統(tǒng)

風冷+冷凍水系統(tǒng)是分別由風冷和冷凍水系統(tǒng)的制冷盤管組成，通過中央控制器控制系統(tǒng)運行，將風冷系統(tǒng)作為冷凍水系統(tǒng)的備用系統(tǒng)，增加了機房的安全性和附加備份，反之亦然。

2、水冷+冷凍水系統(tǒng)

水冷+冷凍水系統(tǒng)分別由水冷和冷凍水系統(tǒng)的兩盤管組成，可以使兩個系統(tǒng)互為備份。

3、雙冷源系統(tǒng)的應用特點

優(yōu)點：

適應性強，具備靈活的冷卻方式；雙系統(tǒng)互為備份，安全可靠性高；可以充分利用機組的節(jié)能模式。缺點：

初期投資較大；管線較多，占用空間大，給安裝帶來麻煩。