機房專用空調(diào)設(shè)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。
(一) 風冷式系統(tǒng)
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:
(1) 直接蒸發(fā)制冷循環(huán),沒有冷凍水和冷卻水系統(tǒng)。
(2) 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。
(3) 安裝內(nèi)容相對簡單?! ?br />
(4) 室外機安裝分散,不需太多考慮室外機承重問題?!?br />
(5) 日常維護相對簡單,不需考慮水系統(tǒng)。
缺點:
(1) 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。
(2) 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?!?br />
(3) 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。
(二) 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(jié)構(gòu)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,有的專用空調(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:
(1) 每個機組的冷凝器、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。
(2) 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?!?br />
(3) 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。
(4) 擴容方便,初期設(shè)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?! ?br />
(5) 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:
(1) 數(shù)據(jù)中心內(nèi)部帶有水循環(huán)系統(tǒng),需要設(shè)置防漏水檢測系統(tǒng)和防護措施。
(2) 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。
(3) 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?! ?br />
(4) 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。
(三) 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,宜多臺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:
(1) 風冷冷水機組集中制冷,制冷效率最高,運行費用最低?!?br />
(2) 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?! ?br />
(3) 在大型數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)里,工程量能相對減少?! ?br />
(4) 不存在室內(nèi)機、室外機距離限制?! ?br />
(5) 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?! ?br />
(6) 室內(nèi)機價格非常便宜,整體造價低。
缺點:
(1) 數(shù)據(jù)中心內(nèi)部帶有水循環(huán)系統(tǒng),需要設(shè)置防漏水檢測系統(tǒng)和防護措施?!?br />
(2) 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?! ?br />
(3) 日常維護的工作復雜,需要在冷水機組的維護人員。
(四) 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:
(1) 適應性強,具備靈活的冷卻方式?!?br />
(2) 雙系統(tǒng)互為備份,安全可靠性高?!?br />
(3) 可以充分利用機組的節(jié)能模式。
缺點:
(1) 初期投資較大。
(2) 管線較多,占用空間大,給安裝帶來麻煩。