精密空调系统方案.docx

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精密空调系统方案

精密空调系统方案

1.项目概况分析及方案设计推荐

一、工程概况及需求

现在了解到用户场地情况如下：

本单项工程主要为解决XXXXXXX项目而建设。

XXXXXXX项目共有1个机房，机房在6楼；

机房需配置恒温恒湿精密空调，机房是服务器设备机房，机房面积约87m2，预计要安装20个机柜。

该项目初期概况表为：

楼层

机房名称

机房类型

机房面积m2

6楼

数据中心机房

数据中心机房

87

本项目推荐设计为直接蒸发式型机房专用空调系统，即CyberMate高效直接蒸发式制冷系统，在确保高可靠性的基础上，实现高节能率。

推荐方案完全符合以上设计原则，突出的方案特点如下：

1、高可靠性。

推荐方案每台空调机组之间，制冷系统独立，N+1备份设计，任意机组及系统的任意节点故障，整个系统仍安全运行。

避免应用冷冻水系统水进入机房的风险，以及机组末端因冷水主机及管路故障而导致的系统全部停止的风险。

2、高节能性。

推荐方案的CyberMate高效直接蒸发式制冷系统空调标配高效柔性涡旋式压缩机、高效后倾式风机、高效变频室外猫头鹰式风机，高效节能。

CyberMate高效直接蒸发式制冷系统与传统机型比较，全年节能率18%以上。

3、方便扩容，工程可分期实施。

推荐方案可根据建设情况分步实施、逐步扩容。

避免冷冻水系统等对一次性建设的要求。

提高初次投资的利用率。

4、先进的智能与群控管理。

推荐方案机房专用空调系统采用智能化设计，可以实现对机房内多台机组进行集群控制，根据机房负荷变化，控制机房专用空调运行，实现空调能效管理。

提供远程监控通信接口，实现远距离监控。

5、高可维护性。

推荐方案机房专用空调系统采用模块化结构设计，100％全正面维护，各部件均为标准系列化部件，CyberMate高效直接蒸发式制冷系统，维护时间和工作量少。

6、高可用性。

空调重量、尺寸均较小，对楼层建筑的压力小，搬运方便，安装工程量小，不需要额外的冷水主机，不需要大型的冷却塔及水泵等。

CyberMate高效直接蒸发式制冷系统有风冷、水冷、乙二醇、双冷源等。

下面简单介绍下风冷机组的原理。

风冷式直接蒸发系统的原理如下：

它的传热介质是制冷剂，制冷剂通过室内的压缩机压缩，变成高温高压的气体，然后高温高也的制冷剂气体通过铜管进入室外的冷凝器与空气进行换热，然后再通过铜管经过室内的膨胀阀节流，变成低温低压的制冷剂液体，最后到达蒸发盘管吸热，达到降温的效果。

在这个过程中，室内机和室外机的竖直距离越大，管道的阻力越大，压缩机的吸排气能力下降越大，机组的制冷量衰减也越快。

根据室内机和室外机的相对位置，有不同的安装距离要求。

当室内机高于室外机时，室内机高于室外机的最大正高距离为20m，总长度最大为60m；当室外机高于室内机时，室外机高于室内机的最大负高距离为5m，总长度最大为60m。

2.机房专用空调设计及热负荷计算

一、机房设计标准

国内机房建设的主要标准：

∙GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》

∙GB/T2887–2000《电子计算机场地通用规范》

国外主流的机房规划：

∙ASHRAE（AmericanSocietyofHeating,RefrigeratingandAir-ConditioningEngineers,Inc.）TC9.9

∙TIA942标准（TelecommunicationsInfrastructureStandardforDataCenters）

∙HP和IBM的机房环境规划

国内主要的行业规范和企业标准：

∙中国电信[2005]658号IDC产品规范和741号文件

∙中国移动公司对机房的环境控制指标要求

机房分级：

根据GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》，电子信息系统机房应划分为A、B、C三级。

设计时应根据机房的使用性质、管理要求及其在经济和社会中的重要性确定所属级别。

符合下列情况之一的电子信息系统机房应为A级：

1电子信息系统运行中断将造成重大的经济损失；

2电子信息系统运行中断将造成公共场所秩序严重混乱。

符合下列情况之一的电子信息系统机房应为B级。

1电子信息系统运行中断将造成较大的经济损失；

2电子信息系统运行中断将造成公共场所秩序混乱。

不属于A级或B级的电子信息系统机房应为C级。

电子信息系统机房内有严格的温度、湿度、噪音等要求，机房按国标GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》的规定：

1、各级电子信息系统机房技术要求：

项目

技术要求

备注

A级

B级

C级

环境要求

主机房温度（开机时）

23℃±1℃

18～28℃

不得结露

主机房相对湿度（开机时）

40%～55%

35%～75%

主机房温度（停机时）

5～35℃

主机房相对湿度（停机时）

40%～70%

20%～80%

主机房和辅助区温度变化率（开、停机时）

5℃/h

10℃/h

辅助区温度、相对湿度（开机时）

18～28℃、35%～75%

辅助区温度、相对湿度（停机时）

5～35℃、20%～80%

不间断电源系统、电池室温度

15～25℃

建筑与结构

主机房外墙设采光窗

不宜

—

—

防静电活动地板的高度

不宜小于400mm

作为空调静压箱时

防静电活动地板的高度

不宜小于250mm

仅作为电缆布线使用时

空气调节

主机房与辅助区设置空气调节系统

应

可

—

不间断电源系统、电池室设置空调降温系统

宜

可

—

主机房保持正压

应

可

—

冷冻机组、冷冻和冷却水泵

N+X冗余（X=1～N）

N+1冗余

N

—

机房专用空调

N+X冗余（X=1～N）主机房中每个区域冗余X台

N+1冗余，主机房中每个区域冗余1台

N

—

主机房设置采暖散热器

不应

不宜

允许，但不建议

—

2、噪音标准

有人值守的主机房和辅助区，在电子信息设备停机时，在主操作员位置测量的噪声值应小于65dB（A）。

3、正压密封要求

主机房应维持正压。

主机房与其他房间、走廊的压差不宜小于5Pa，与室外静压差不宜小于10Pa。

4、洁净度要求

A级和B级主机房的空气含尘浓度，在静态条件下测试，每升空气中大于或等于0.5微米的尘粒数应少于18000粒。

5、新风需求

空调系统的新风量应取下列两项中的最大值：

1）按工作人员计算，每人40m3/h；

2）维持室内正压所需的风量。

为使机房能达到上述要求，应采用机房专用空调才能满足要求。

如果机房环境不能满足以上要求会对机房内的设备造成以下影响：

●温度无法保持恒定-造成电子元气件的寿命降低；

●局部温度过热-设备突然关机；

●湿度过高-产生冷凝水，短路；

●湿度过低-产生有破坏性的静电；

●洁净度不够-机组内部件过热，腐蚀。

二、机房热负荷计算

空调系统夏季冷负荷应包括下列内容：

●机房内设备的散热；

●建筑围护结构得热；

●通过外窗进入的太阳辐射热；

●人体散热；

●照明装置散热；

●新风负荷；

●伴随各种散湿过程产生的潜热。

机房主要的冷负荷来源于设备的发热量及维护结构的冷负荷。

因此，我们要了解主设备的数量及用电情况以确定机房专用空调的容量及配置。

根据以往经验，除主要的设备冷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、人员的散冷负荷等。

如不具备精确计算的条件，也可根据机房设备功耗及机房面积，按经验进行测算。

三种计算方法如下：

1、建筑负荷与设备负荷估算法

用于能够统计机房计算机设备电功率的情况：

Qt=Q1+Q2

Qt总制冷量（kW）

Q1设备热负荷=设备功率（kW）×0.8~1.0（设备同时利用率，当提供的设备功率为可能出现的峰值功率时，取值为1）

Q2建筑热负荷=建筑热负荷系数0.12～0.18kW/m2×机房面积m2

其中Q2建筑热负荷系数，北方地区取值0.12kW/m2，中部地区0.15kW/m2，南部地区0.18kW/m2

2、建筑负荷与UPS估算法

用于无法统计机房计算机设备电功率，但了解带交流计算机设备负载的UPS容量的情况：

Qt=Q1+Q2

Qt总制冷量（kW）

Q1设备热负荷=UPS功率（kVA）×0.8~1.0（UPS带载率，如确认可能出现UPS满载情况，取值为1.0）×0.8~0.9（功率因数）

Q2建筑热负荷=建筑热负荷系数0.12～0.18kW/m2×机房面积m2

其中Q2建筑热负荷系数，北方地区取值0.12kW/m2，中部地区0.15kW/m2，南部地区0.18kW/m2

注：

UPS本身发热量，一般按其本身实际带载容量的10%作为发热量，例如20kVA的UPS，发热量为2kW。

如果20kVA的UPS配置为1+1并机，也就是两台机组各带50%负载，则仍可根据1台满载计算，发热量仍为2kW。

3、面积估算法

仅用于无法精确统计机房计算机设备电功率的情况

在实际工程方案设计中由于建筑物机构的复杂性，通常根据下表来选择机房单位面积的冷量需求，然后根据总面积计算出冷量需求。

采用“面积法”估算机房冷负荷。

Qt=S×P/1000（kW）

其中，Qt总制冷量（kW）

S机房面积（m2）

P机房冷负荷系数

机房

机房冷负荷系数P

电信交换机房、移动基站

350-500W/m2

传输机房

250-350W/m2

IDC机房（数据中心）

600-1000W/m2

计算机机房、控制中心

350-500W/m2

精密加工车间

300-350W/m2

标准检测室、校准中心

250-300W/m2

UPS和电池室、动力机房

300-350W/m2

医院检测室、生化培养室

200-250W/m2

检测室、烟草仓库

150-200W/m2

三、本工程热负荷计算

在XXXXXXX项目中，根据实际情况，

1）机房采用面积估算法，计算机房所需冷量：

因机房为数据中心机房，机房冷负荷系数P按照600W/m2计算；

Qt=S×P/1000（kW）

其中，Qt总制冷量（kW）

S机房面积（m2）

P机房冷负荷系数

Qt=87×600/1000kW

=52.2kW

按照15%冗余备份

机房所需冷量为：

Qt=52.2×（1+15%）kW=60.03kW

机房初期概况表：

楼层

机房名称

机房类型

机房面积m2

备份方式

所需冷量

6楼

数据中心机房

数据中心机房

87

15%冗余

60.03kW

3.英维克推荐产品及方案

一、空调产品配置方案

现根据上述计算结果，推荐选用英维克公司先进的精密环境控制设备CyberMate系列机房精密空调。

配置如下：

机房名称

机房类型

机组型号

机组描述

备份方式

所需冷量

kW

单台制冷量kW

数量

数据中心机房

数据中心

CybMate520PIU1A（室内机）

CyberMate520E

（室外机）

恒温恒湿风帽上送风机组

15%冗余

60.03

20.2

3

二、空调室内、室外机位置建议

（一）室内机安装建议

基本要求：

A、房间整体通风顺畅，送风、回风无障碍。

B、安装位置综合考虑，结合上下水、液管、汽管连接。

C、预留合适的维护空间。

（二）空调安装示意图

如现场无特殊要求，当室外机高于室内机时，建议机组垂直最大距离为20米；当室外机低于室内机时，建议垂直最大距离为5米；建议管道总长不超过50米。

当室内外铜管的总当量长度大于30米时，或垂直高度大于10米时，应加管道延长管件以免影响制冷效果。

4.CyberMate（6-20kW）系列机房专用空调产品介绍

一、CyberMate（6-20kW）系列描述

CyberMate（6-20kW）系列机房专用空调系统

描述：

1.CyberMate（6-20kW）系列是针对中、小型计算机机房的精密空调解决方案

2.高节能率、高可靠性、高性价比

3.多种选配功能满足不同场合的特定需求

4.制冷量范围宽，风冷机组单机制冷量6kW~20kW

应用范围：

5.企业IT机房

6.小型数据中心

7.工业洁净室

8.恒温恒湿生产工艺车间

9.实验室

10.电力设备机房

11.铁路、地铁调度/通讯机房

12.移动通信基站

13.中、小型电信交换机房

优点与特点：

14.与IT机房一致的机柜外观与颜色设计

15.全智能精确控制的恒温恒湿功能

16.365天×24小时连续不间断全天候运行设计

17.长寿命设计，运行成本与维护成本低

18.大风量、小焓差设计，满足机房专业温控需要

19.标配高效后倾离心风机，能耗低、风量大、送风距离远，确保机房内温湿度分布均匀

20.超宽电网适应性，相序容错功能，来电自启动和延时启动功能

21.4.3吋真彩色全中文大触摸屏、多级密码权限、专家系统自检诊断功能

22.强大的EVO控制系统，可群控32套机组，轻松组网。

群控模式：

需求能效管理、趋势能效管理、定时轮巡与故障自动切换，实现空调群组自适应节能

23.丰富的系统内检测、告警、保护功能

24.设置参数自动保护，掉电不会丢失运行参数和告警记录

25.存储300条历史告警详细信息

26.标配RS485通信接口

27.选配以太网接口，支持TCP/IP、SNMP协议

28.提供标准通信协议，可根据客户需求定制特殊格式的监控协议

29.丰富的选配功能组件，适应各种特殊的安装场合和功能要求

高适应性：

✧多项节能设计

✧多种监控方式

✧多种送风方式，满足不同气流组织需求

✧风冷冷凝器提供适合不同温度环境（包括低温启动）的配置

二、CyberMate（6-20kW）系列技术参数

三、CyberMate（6-20kW）系列机组的特点

CyberMate（6-20kW）机组系统的室内机由压缩机、蒸发器、加热器、风机、控制器、高效加湿器、热力膨胀阀、视液镜、干燥过滤器等主要部件组成。

对于带加热或带加湿的机组还配有加热器及加湿器。

✧CyberMate（6-20kW）机组整机性能体现了高可靠性、高灵活性、高节能率

✧CyberMate（6-20kW）机组高可靠性充分体现在：

EVO智能控制系统；Copeland涡旋压缩机；高效大面积蒸发器；全调速低噪声冷凝器；高效加湿系统等

✧CyberMate（6-20kW）机组高节能率充分体现在：

EVO智能控制系统；高效加湿系统；全调速低噪声冷凝器；占地面积小；全正面维护；可直接应用环保制冷剂等

✧

应用高能效比的Copeland涡旋式（Scroll）压缩机。

涡旋压缩机的活动部件的减少使机组的噪声及震动降低很多；压缩机的压缩过程连续、平稳；压缩机的排气过程旋转角度超过540度；在吸气及压缩过程中没有热量交换；在压缩过程中制冷剂气流方向没有改变；减少了气流损失；涡旋式压缩机无需高、低压阀门；减少了阀门损失，防止产生液击；启动电流低。

✧采用高效全调速冷凝器，噪声水平业界最低。

其机组框架由不锈钢连接件与船用等级耐腐蚀铝材组成；维护要求极低的风扇电机适用于各种气候条件；（室外冷凝器）适用于各种恶劣气候条件。

✧

蒸发器采用优质亲水铝箔和高效内螺纹铜管，表面不易堆积灰尘，具有极高的换热效率。

✧选用高性能的德国施乐百后倾离心风机，整机能效比高，噪声低，风量比同制冷量舒适性空调风量大35%以上。

电磁兼容性好，具备“软启动”功能，无启动冲击电流，具有防堵转保护功能。

✧

正温度系数的陶瓷式电加热具有自动恒温特性，温升反应速度快，能耗小，控制精确。

具有过流、过热保护功能，可靠性极高。

耐高压、体积小、功率大，使用安全，寿命长。

✧高效低维护量的电极加湿器：

加湿量大，适应恶劣水质，低维护量。

可拆卸

清洗，适合恶劣水质的W型电极组合，模糊逻辑控制的加湿程序，微机控制的自动冲洗循环过程，低噪声上水电磁阀确保安静。

运行过程中具有自动故障预防功能。

✧CyberMate（6-20kW）机组的微处理控制器采用4.3英寸全中文真彩色触摸显示屏，一般情况下显示室内当前的温度和湿度，温湿度设定值，设备输出百分比图（风机、压缩机、制冷、制热、除湿、加湿等）及报警情况。

温湿度曲线直观显示，图像化直观显示器件运行状态。

用户还可以从显示屏的主菜单上进入浏览各设定点、事件记录、图形数据、传感器数据，报警设置等更详细的信息。

用户界面操作简洁，多级密码保护，能有效防止非法操作。

控制器具有掉电自恢复功能，以及高/低电压保护。

通过菜单操作可以准确了解各主要部件运行时间。

专家级故障诊断系统，可以自动显示当前故障内容，方便维护人员进行设备维护。

可调阅多条告警记录,配置RS485接口，可选配以太网接口、TCP/IP接口，提供标准通信协议，可根据客户需求定制特殊格式监控协议。

✧友好的用户操作菜单界面可以使操作人员很方便的对系统和报警状态进行查询及消声，机组的控制器具有声、光信息报警，标准报警信息包括：

高温报警、低温报警、高湿报警、低湿报警、系统高压报警、系统低压报警、滤网堵报警、风量丢失报警、其他用户自定义报警等。

机组信息可以通过PC机监控。

✧EVO控制器强大的Teamwork群控功能。

CyberMate（6-20kW）机组的每个模块都有独立的控制器，并且可以根据现场情况，将各模块联动与群控，同一区域可以将32套机组进行Teamwork方式统一控制管理。

实现的Teamwork群控功能包括：

1、自动投入备份机组：

备份自动切换功能，当群组中机组发生故障时，备份机组自动投入运行，提高空调系统的可靠性；2、轮巡：

定时切换备份机组；3、需求能效管理：

根据机房内冷负荷的变化自动控制机组中空调机的运行数量；达到节能的目的；4、趋势能效管理：

避免同一机房内多台空调机同时运行在相反的运行状态（制冷/加热、加湿/除湿），达到节能的目的。

✧标配漏水检测器，先进的漏水检测系统可以向机组或一个独立的监控系统提供声光报警信息。

当漏水告警启动时，将自动关闭加湿系统。