機(jī)房建設中空調各系統的(de)特點與性能

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在數據中心機(jī)房空調系統中主要分為(wèi)風冷直接蒸發式空調系統、水冷直接蒸發式空調系統、冷凍水空調系統、雙冷源空調系統等空調系統。本文對幾種系統的(de)特點點與性能做(zuò)了總結與比較 ：

機(jī)房空調各系統的(de)特點

在數據中心機(jī)房空調系統中主要分為(wèi)風冷直接蒸發式空調系統、水冷直接蒸發式空調系統、冷凍水空調系統、雙冷源空調系統等空調系統。

以數據中心機(jī)房空調系統作為(wèi)集中冷源的(de)冷凍水系統，該系統與各自(zì)獨立的(de)直接蒸發式空調系統相比，制冷效率更高(gāo)，設備更集中更少，運行(xíng)更穩定，故障率和(hé)維護成本更低(dī)，國(guó)外衆多大型數據中心普遍使用冷凍水空調系統。

它通過冷凍水循環管路的(de)精心設計以及控制邏輯的(de)優化，實現與機(jī)房內(nèi)部空調氣流組織的(de)完美匹配，并且可(kě)以根據室內(nèi)熱負荷以及室外環境的(de)變化，對冷凍水流量進行(xíng)靈活的(de)調節，将自(zì)然冷卻的(de)效益發揮到最大，始終使機(jī)組保持高(gāo)效運行(xíng)。此套數據中心空調解決方案根據安裝地(dì)區氣候條件的(de)不同，可(kě)以實現20%～50%的(de)節能，使得運行(xíng)費用大幅縮減，而為(wèi)此增加的(de)空調設備初投資，最多兩年(nián)的(de)時間就可(kě)以收回，而整個機(jī)組的(de)使用壽命至少有(yǒu)10年(nián)。

冷凍水機(jī)房空調系統包括不含冷源的(de)冷凍水型機(jī)組加冷水主機(jī)，主要分為(wèi)普通冷水主機(jī)和(hé)自(zì)然冷卻冷水主機(jī)。普通冷水主機(jī)一(yī)般安裝在建築物的(de)屋頂外部，它們(men)專為(wèi)室外安裝設計，不需要增加任何針對惡劣天氣的(de)保護措施。

冷水機(jī)組按照不同冷凝方式可(kě)分為(wèi)風冷和(hé)水冷兩種，以風冷冷水主機(jī)為(wèi)例，其工作原理(lǐ)是：攜帶室內(nèi)熱量的(de)高(gāo)溫回水流入機(jī)組，進入殼管式蒸發器，被制冷劑盤管冷卻，熱量傳遞給制冷劑，由後者帶到風冷冷凝器中，由風機(jī)驅動環境空氣對其進行(xíng)強制散熱。按經驗來說，一(yī)套空調設備的(de)平均制冷量為(wèi)設計值的(de)85%，剩下部分作為(wèi)冷量備份。

自(zì)然冷卻冷水主機(jī)的(de)工作原理(lǐ)：當室外溫度較低(dī)時，就可(kě)以利用冷空氣冷卻高(gāo)溫回水，不需要開啓壓縮機(jī)即可(kě)為(wèi)空調室內(nèi)機(jī)提供冷量，這種方法即為(wèi)自(zì)然冷卻方法。利用自(zì)然冷卻效應開發的(de)冷水主機(jī)即為(wèi)自(zì)然冷卻冷水主機(jī)，它與普通冷水主機(jī)最大的(de)區别在于它在冷凝盤管之前安裝了自(zì)然冷卻熱交換盤管，旨在最先利用環境冷空氣冷卻盤管內(nèi)的(de)回水 ;另一(yī)個區别在于內(nèi)部水循環系統的(de)設計上，自(zì)然冷卻循環利用三通調節閥将循環水路與自(zì)然冷卻熱交換盤管連接起來。

自(zì)然冷卻冷水主機(jī)的(de)工作原理(lǐ)并不複雜：當三通調節閥中旁通B完全關閉，A與C連通時，即自(zì)然冷卻熱交換盤管關閉，全部冷量由壓縮機(jī)制冷提供;當室外溫度低(dī)于回水溫度時，A關閉，B與C連通，回水通過自(zì)然冷卻熱交換盤管預冷，然後再進入蒸發器，這樣一(yī)來，壓縮機(jī)隻需部分工作就可(kě)以滿足空調冷量的(de)要求，從而節省了大部分能耗;

而當室外溫度足夠低(dī)時，A關閉，B與C連通，通過自(zì)然冷卻就可(kě)以完全滿足空調冷量要求，壓縮機(jī)停機(jī)，這時機(jī)組總能耗明顯降低(dī)，隻包含自(zì)然冷卻系統的(de)能耗，總之，室外溫度越低(dī)，節能效果越明顯。如(rú)果采用自(zì)然冷卻冷水機(jī)組比普通冷水機(jī)組每年(nián)大約節能20～50%，具體效果如(rú)何會因安裝地(dì)區的(de)氣候條件而不同。

風冷直接蒸發式機(jī)組，适用于水源缺乏的(de)地(dì)區和(hé)無冷卻水系統的(de)場所，可(kě)外挂或外置室外機(jī)(樓層不高(gāo)，允許破壞建築外觀)，系統簡單，無須考慮配備水泵和(hé)冷卻塔，也無需集中冷凍水系統為(wèi)之服務。缺點為(wèi)室內(nèi)外機(jī)之前的(de)管長(cháng)受限，在室內(nèi)外機(jī)之前接管超過60米時，需要根據實際情況采取解決方案。

水冷直接蒸發式機(jī)組，适用于有(yǒu)集中冷卻水系統的(de)場所，機(jī)組能效比風冷式機(jī)組高(gāo)，機(jī)組安裝不受室外場地(dì)限制。

雙冷源機(jī)組具有(yǒu)直接蒸發式和(hé)冷凍水機(jī)組的(de)雙重優點外，同時還具有(yǒu)冷源相互備份的(de)特點，當使用用戶冷凍水資源時，隻有(yǒu)冷凍水盤管換熱，壓縮機(jī)停止運行(xíng)，有(yǒu)利于節能，當用戶停止中央空調冷凍水系統時，機(jī)組啓動壓縮機(jī)進行(xíng)制冷。

機(jī)房空調系統各性能比較

首先，從機(jī)房空調系統總投資的(de)比較可(kě)以看到，雙冷源系統，具有(yǒu)風冷和(hé)冷凍水系統雙重特點，投資成本最高(gāo)，但是系統的(de)運行(xíng)最穩定，維修和(hé)維護量最大。

自(zì)然冷卻冷水主機(jī)加冷凍水機(jī)組和(hé)普通風冷冷水主機(jī)加冷凍水機(jī)組投資成本相當，比雙冷源系統要小很多，自(zì)然冷卻冷水機(jī)組在不同的(de)安裝條件可(kě)以達到不同的(de)節能效果，所以在合适的(de)安裝地(dì)點推薦使用自(zì)然冷卻冷水機(jī)組，風冷直接蒸發式機(jī)組和(hé)水冷直接蒸發式機(jī)組的(de)系統總投資最小，風冷機(jī)組适用于全國(guó)範圍內(nèi)，其靈活性最高(gāo)，而水冷機(jī)組更适用于南方地(dì)區。

從上述各空調系統的(de)比較分析不難看出，對于北(běi)方城市(shì)的(de)哈爾濱來說，四季分明，冬天溫度相對比較低(dī)，所以不适宜使用水冷系列，故在比較時沒有(yǒu)将此種空調系統考慮進去(qù)，在比較中發現自(zì)然冷卻冷水主機(jī)加冷凍水機(jī)組的(de)節能效果很明顯，耗電量明顯減少。

從系統總投資上可(kě)以看出，水冷冷水主機(jī)加冷凍水機(jī)組的(de)系統總投資最少，在計算設備制冷總功率和(hé)耗電量時，直接蒸發式機(jī)組最高(gāo)，其中還未考慮加熱器、加濕器等耗電量，同時實際機(jī)組工作時直接蒸發式機(jī)組由于室內(nèi)環境變化會引起壓縮機(jī)的(de)頻繁啓動，必然引起耗電量增加，而水冷冷水主機(jī)加冷凍水機(jī)組這樣的(de)情況沒有(yǒu)直接蒸發式機(jī)組發生頻繁，所以從能耗角度考慮直接蒸發式機(jī)組也沒有(yǒu)水冷冷水主機(jī)加冷凍水機(jī)組系統要好，經計算，水冷冷水主機(jī)加冷凍水機(jī)組系統較風冷直接蒸發式機(jī)組要節能可(kě)達到 20%左右。

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