2.4 空调制冷系统
2.4.1 送风方式的选择
2.4.2 空调负荷计算方法
2.4.3 制冷方式的选择
2.4.4 自热冷节能技术
2.4.5 空调机组的安装
2.4 空调制冷系统
2.4.1 送风方式的选择
一、密闭冷通道行级水平送风：
如下图所示，两列机柜正面相对摆放，并对通道进行密封，行级空调与机柜并列安装，采用前送风后回风方式，确保制冷气流充满整个密闭通道内，保障对每个机柜的高效制冷。该制冷方式适用于中高热密度解决方案（单机柜功率≥5KW），与传统的下送风制冷方式相比，节能 25%以上。
二、密闭冷通道下送风：
封闭通道下送风方式同样能获得很好的制冷效果，但是受通孔地板和送风压力的影响，在封闭通道的宽度为标准的1.2 米时，单机柜的制冷量不超过5KW 时可以采用该方案。多台精密空调集中部署，为多个模块单元制冷，每个模块单元为20 个机柜，多台精密空调通地板下风道为每个模块单元制冷，根据每个具体模块的实际总功率，可以通过调节模块化单元的风道大小的方式调节制冷量。
2.4.2 空调负荷计算方法
拥有足够的制冷量是调节机房温湿度环境的首要保证，合理的计算机房制冷量需求，不但能够保障机房合理的温湿度环境，还能节约成本。
机房内主要热量的来源如下：
设备负荷（计算机及机柜热负荷）；
机房照明负荷；
建筑维护结构负荷；
补充的新风负荷；
人员的散热负荷等。
其他
传统机房热负荷分析：
根据以上各部分对热负荷的计算要求我们可以知道，机房主要的热负荷来源于设备的发热量及维护结构的热负荷。因此，我们要了解主设备的数量及用电情况以确定精密空调的容量及配置。根据以往经验，除主要的设备热负荷之外的其他负荷，如机房照明负荷、建筑维护结构负荷补充的新风负荷、人员的散热负荷等，可根据计算机房的面积测算。根据本项目机房的用途，可考虑按照机房设备发热量和机房面积两部分进行测算。具体如下：
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功率及面积法：
Qt=Q1+Q2
Qt：总制冷量（KW）
Q1：室内设备负荷（设备铭牌功率×同时系数 0.6~0.8）
Q2：环境热负荷（=0.10～0.18kW/m2×机房面积）。
模块化机房热负荷分析
在模块化机房中，由于封闭了制冷通道，热负荷的主要来源为IT 设备散热及结构热负荷，计算中可以不用考虑其他的负荷，如照明、人员等的散热。结构热负荷主要表现为模块温度（集中于冷通道）低于外部环境温度发生的热交换，考虑该因素，为了保证充分制冷，特别是在中高密度机柜功率（>5KW）设计时，需要额外增加 10—20%的制冷冗余，确保充分制冷，避免局部热点的产生。
功率冗余法：
Qt=Q1（ 1+Q2）
Qt：总制冷量（KW）
Q1：室内设备负荷（设备铭牌功率×同时系数 0.6~0.8）
Q2：制冷冗余（设备负荷的10-20%）
2.4.3 制冷方式的选择
常规精密空调的制冷方式有风冷、水冷、冷冻水冷、乙二醇冷等四种，考虑到对环境的适应性，在数据机房中，主要运用的是风冷和冷冻水冷两种精密空调机组。现针对风冷和冷冻水冷机组的特点进行相关对比，以便提供最优的解决方案。
风冷、冷冻水冷空调的原理
风冷机组分为室内机和室外机，管路循环制冷剂为R22/R410A 等气液态混合冷媒，通过压缩机进行气态液态的转换来进行制冷，而冷冻水冷机组分为室内机、冷水主机和冷凝器/冷却塔，管路循环制冷剂为冷冻水，通过冷水主机制造冷冻水来进行制冷。
1. 机组特点对比：
名称 | 风冷机组 | 水冷机组 |
设备造价 | 低 | 较高 |
建造工程量 | 无需专业工程设计，工程量小，工期短 | 需专业设计，工程量主要集中于管路建设，工期偏长 |
安全可靠性 | 机房内进水仅为加湿水管，对机房影响小 | 循环冷媒为水，管路出现泄漏会严重威胁机房安全 |
能耗 | 适中 | 较风冷节能 |
安装要求 | 室外机相对于室内机的垂直高度在-5~20m 以内，管程 60m内为宜，增加需配延迟组件。 | 无特别硬性要求，适应现场环境能力强 |
后期维护 | 仅室内机与室外机维护，工作量小 | 室内机、冷却塔、水冷主机，管路、水泵都需要定期巡检维护，更换循环水，过滤器等，工程量大，成本高 |
环境要求 | -40℃～＋ 45℃ | -35℃～＋ 45℃ |
综合考虑，冷冻水机组的建造成本和后期运维成本较风冷机组更高，同时因为在机房内引入了水源，降低了机房安全可靠性。本方案中我们推荐采用风冷型精密空调机组，普遍适用于各类机房，建造成本低，后期维护简单，安全可靠。
2.4.4 自热冷节能技术
机房内部常年维持在24 度左右，且机房精密空调一年四季都在制冷，当室外环境温度低于机房内部温度时，自然界存在丰富的冷源，如何有效利用自然界冷源成为数据中心节能的重要途径。本次机房建设可自然冷节能精密空调，根据统计，北方地区，全年节能率达20%以上。
计算条件：空调回风温度按37 度，机组按全年8760 个小时不间断运行；
计算全国主要城市全年平均节能率如图所示：
自然冷节能精密空调运行原理：
夏天或者过度季节，室外环境温度高于机房内部温度或者室外环境温度低于机房内部温度但没有达到开启制冷泵开启条件，开启压缩机制冷运行；
冬季或者过度季节，室外环境温度低于机房内部温度且达到开启制冷剂泵开启条件，关闭压缩机，开启制冷剂泵制冷运行；
自然冷节能精密空调特点：
在一套制冷系统中实现了常规压缩机制冷循环，节能制冷循环两套循环系统；
氟泵自然冷节能精密空调作为一体化的设计，现场安装和普通的风冷精密空调差不多，只要焊接连接管即可，安装简单且安装成本较低。
氟泵自然冷节能精密空调作为一整套产品，现在安装的零部件很少，投入运行后几乎不需要专业的维护人员维护，且维护简单（只需清洗过滤网和室外机换热器即可）。
不引入新风，保持机房密闭性、洁净度，不需要在外墙上开设风口。
可在常规风冷直接膨胀式精密空调空调基础上进行改造，实现常规制冷、节能系统制冷双循环。
2.4.5 空调机组的安装
室内机
室内机为IT 机柜风格，配合密闭冷通道使用，因此室内机可直接与机柜并接在一起安置，但是要合理规划室内机在密闭冷通道中的位置，使整个冷通道内部送风均衡。
给水要求：
进水水质：洁净的自来水；电极加湿器不能使用去离子水或蒸馏水。
电导率：350～750μs/cm；
进水水温：0～40℃；
进水压力：0.1～0.8Mpa。
供电要求：
机组采用三相五线制供电方式（3L+N+PE），根据机组满载电流合理选择电缆和断路器的规格；因机组启动电流较大，不宜接入 UPS 后端供电。
室外机
根据室外场地的不同情况，机组可由以下原则来确定室外机配置方案等。
为保证冷凝器的散热性能，请将冷凝器安装于室外气流顺畅的场合，并且避开存在灰尘、积雪等可能造成冷凝器盘管堵塞的场所，同时确保机组周围无蒸汽、废热气、酸性或碱性气体等。
建议用户在安装条件允许的情况下，采用水平安装，有利于提高进风效率，降低噪音。
安装方向请参照KC 风冷式冷凝器上安装指示箭头的标识。
务必不能使电弧焊的地线与冷凝器接触，避免因产生电弧击穿盘管内的焊点。
室内机与室外机不在同一水平面时，室外机一般不低于室内机5m，不得高于室内机20m，管路尽量避免转弯；连接铜管等效长度一般在 30m以内，尽量避免超过 60m；
室外机水平安装要求：
安装距离及落差安装设计建议
精密空调系统压缩机安装在室内机内，以压缩机为基点，系统安装形式分为正落差和负落差两种形式(该安装形式只适用于风冷系列机组)。
形式 | 垂直高度取值 | 备注 |
正落差 | 最大：+20m | 室内机低于室外机 |
负落差 | 最大：-5m | 室内机高于室外机 |
正负落差取值(标配)
正落差安装时，需在室外机的进气管和排液管上需加装反向弯，避免停机时液体的回流。安装反向弯时，必须保证反向弯顶端弯管要高于室外机盘管最高一排铜管；
如正落差大于 20m或连管长度超过 30m时，需增加延长组件；
安装垂直高度超过 10m时,建议气管在每 6m的垂直高度位置上安装存油弯；
液管不得受阳光直射；
室内机系统气管和凝结水排水管应按一定角度(排气管≥0.3°的水平倾角)倾斜走管；
负落差安装时，冷凝器出口液管应按应按一定角度(气管≥0.3°的水平倾角)倾斜走管。
