艾默生精密空調金牌代理商
秦皇島艾默生精密空調總代理
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機房對空氣潔凈度有較高的要求。因為設備內部積累灰塵，一方面影響設備的冷卻效果，容易造成設備局部過熱：另一方面灰塵會吸附水分產生腐蝕，引起電路板等設備的絕緣性能下降。因此GB5017493對機房內潔凈度要求為：每升空氣中大于或等于0.5 μm的塵粒數應小于18000粒。公司電話：010-57478017銷售熱線：13366237377
普通的生活和辦公環境對空氣潔凈度沒有明確的規定。
3.機房設備的散熱量
機房內有多種設備，其發熱量各不相同，熱密度遠大于一般民用和辦公環境。在寒冷的冬季依然需要制冷，機房設備散發的熱量都是以顯熱的形式出現，室內顯熱比在90%以上。
舒適性環境的散熱量小，需除去相當多的潛熱，顯熱比要求低。
二、機房專用空調和舒適性空調設計的對象
機房空調是為保證機房內恒定的溫濕度、潔凈度等設計。舒適性空調是為人提供舒適的辦公生活環境而設計。
根據上文分析，機房內的溫濕度和一般辦公生活要求有很大的不同，所以針對不同要求，空調的設計也有很大的區別。
三、機房專用空調和舒適性空調在設計方面的區別
項目
機房專用空調
舒適性空調
運行于設計工況參數
運行于機房工況參數
空調運行室內環境
溫度22—24℃
溫度27℃
溫度22-14℃
濕度50％
濕度50％
濕度50％
風量
260-400m3／KW冷量
150-200m3／KW冷量
150—200m3／KW冷量
出風溫度
13—15℃
10—12℃
7—9℃
冷媒蒸發溫度
7℃
7℃
4—5℃
顯熱比
90—100％
60-70％
60-70％
正常運行允許室外溫度
—35℃一+42℃
—5℃一38℃
—5℃一38℃
上表列出了機房專用空調和舒適性空調的風量、出風溫度、顯熱比等幾個重要設計參數的區別，造成區別的原因是機房環境和舒適性環境對溫濕精度的要求不同，熱密度不同和對顯熱比的要求不同。
隨著高密度IT機柜在數據中心機房地廣泛應用，為保障數據中心業務的連續運行，精密空調的持續制冷需求變得越來越迫切，對制冷加強保護得到了用戶的廣泛重視，而作為關鍵業務保障設備的UPS，是否可以為精密空調帶來保護，本文嘗試就這些問題給出一些見解。
1、精密空調供配電的挑戰
近年來，隨著云服務和移動互聯網業務的快速發展，數據中心開始向高密化、巨型化方向發展，數據中心的IT機柜功率密度不斷提高。據ASHARE的研究報告及某些大型運營商的測試數據顯示，隨著IT設備功率密度從傳統的低于2kW/柜到如今的5kW/柜、10kW/柜甚至20幾KW/柜，數據機房允許的空調停止運行時間已成為分鐘級，空調設備短時間停止供冷在幾分鐘內即可造成IT設備高溫宕機，導致的損失不容估計。
1.1、數據中心高密化的需求
下表為14年某運營商機架密度與宕機時間對比表，可以看出，機架密度達到5kw/柜后，一旦空調停止運行，機柜僅持續4min后即宕機，并且隨著機柜密度的提升持續時間會變得更短。因此停電后即使負載有UPS繼續供電，哪怕電池備電延長也是毫無意義的。
表1：無冷卻環境機架密度與宕機時間對比表
1.2、UPTIME對機房連續制冷的要求
在UPTIME 機構的Tier 等級標準中把數據機房的連續制冷劃分為三個級別，對功率密度在4kW/柜及以上的高功率數據機房都提出了連續制冷的要求，并給出了對應的解決方案，如下表2所示。
表2：UPTIME 連續制冷定義及配置要求
1.3、采用UPS為精密空調帶載的意義
為了解決空調的配電問題，在常見的方案中，較為常見的是采用柴油發電機對IT設備和空調進行供電保障，然而，油機啟動也需要一定的時間，根據前面的數據要求，在現今的高密數據中心中，油機必須要在4min內啟動，這顯然是有一定風險的。
人們自然而然地考慮采用UPS給精密空調供電，以確保市電斷電或者柴油發電機無法正常啟動時仍能滿足持續供冷需求。
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艾默生機房空調機組開機調試
1.調試前準備
試壓檢漏完成后，需要先排放管內的氮氣，帶電子膨脹閥的機組應將機組的斷路器上電使電子膨脹閥打開，帶有曲軸箱油加熱器應保證已預熱12h以上；
用雙頭壓力表連接系統的高低壓閥，開啟真空泵抽真空，將系統絕對壓力抽真空到20Pa以下；
多回路系統應對每個回路都進行抽真空操作；
抽真空結束后，不開壓縮機，從壓縮機排氣閥開始灌注液態冷媒，當系統低壓上升至6～7 Mpa時，關閉排氣閥；開壓縮機，從吸氣閥門補充氣態冷媒，直到視液鏡內氣泡剛剛消除停止充灌；
2.制冷功能
設置回風濕度在當前回風濕度范圍內，設置回風溫度在低于T環境 5℃以下。
觀察風機接觸器是否正常吸合，風機是否反轉，風機電流是否正常，相序保護保護報警，應調整相序后重新檢測；
觀察加縮機接觸器是否正常吸合，壓縮機是否正常啟動，三相電流是否平衡；
感覺出風溫度是否正常；
觀察室外軸流風機是否轉動，電流值是否正常；
檢測系統高低壓是否正常，在室內20℃以上，低壓在0.4～0.55MPa，高壓在14MPa以上；
設置回風溫度設置高于T環境 5℃以上，觀察壓縮機接觸器是否斷開。
3.加熱功能
設置回風濕度在當前回風濕度范圍內，設置回風溫度高于T環境 5℃以上。
觀察電加熱接觸器是否正常吸合，工作電流是否正常；
感覺出風溫度是否正常；
設置回風溫度低于T環境 5℃以下，觀察電加熱接觸器是否斷開。
4.加濕功能
設置回風溫度在當前回風溫度范圍內，設置回風濕度低于ψ環境 10％以下。
觀察加濕接觸器是否正常吸合，工作電流是否正常；
觀察進水電磁閥，排水電磁閥工作是否正常，不正常應查明原因；
觀察進水，排水是否順暢；
設置回風濕度高于ψ環境 10％以上，觀察加濕接觸器是否斷開。
5.風壓開關設置
過濾網風壓開關報警值的設定應使用環境的不同而不同，使用時應根據使用環境進行參數值的設定，以保證設備正常工作。
設定方法：將風壓開關的壓力指針逆時針旋轉至控制器報警，然后順時針旋轉50Pa即可。
機房精密空調制冷系統三種輸出方式開啟方式、局部管道方式、全管道方式
所謂開啟方式，即 CRAC 和負載直接從房間吸入或排出大量空氣，中間不用任何專門的管道來引導。所謂局部管道方式，即通過管道送風或回風，管道的通風孔位于靠近負載處。而在全管道方式中，空氣直接通過管道進出負載。
以上三種方式，都可以用在送風路線和回風路線中。因此，共有 9 種組合，即 9 種空氣分配系統類型。所有類型都已在不同場合中得到應用，有時還在同一數據中心混合使用不同類型。其中有些類型需要安裝高架地板，而有些類型即可以使用硬地板，也可以使用高架地板。
對于數據中心的冷卻系統而言，其關鍵目標之一是把進出設備的空氣分離，以防止設備過熱。這種分離同時大大提高了冷卻系統的效率和性能。當設備功率密度增加時，排出和吸入的空氣量也相應增加，這時要阻止設備吸入自身或鄰近設備排出的空氣變得更加困難。因此，隨著功率密度的增加，采用部分管道或全部采用管道將空氣引入或引出設備就顯得十分必要。
全管道送風系統一般用于活動地板環境，在這種環境中，地板下面的障礙物會導致低靜壓問題，使冷氣無法到達機柜前端，全管道送風系統還應用于具有直接送風管道的專門設備，如大型計算機中。全管道回風系統主要與其他系統組合使用，并可用于混合密度環境。
精密空調所有制冷系統都由送風系統和回風系統組成。送風系統把冷氣從 CRAC 裝置分配到負載，而回風系統把負載排出的熱氣抽回 CRAC 裝置。
2、精密空調配電架構要求
在目前的精密空調主流應用中，從末端布置方式而言，主要有近端制冷的行級空調和遠端制冷的房間級空調兩種；從散熱方式而言，分直膨式散熱和冷凍水散熱兩種方式，數據中心常用制冷系統如圖1所示。
圖1：數據中心常用精密空調類型
2.1、直膨式精密空調系統供配電特點
直膨式空調系統的工作原理：通過制冷壓縮機，將氣態的制冷劑壓縮為高溫高壓狀態，在冷凝器里進行冷凝，轉換為高溫高壓的液體，放出熱量；液體的制冷劑經過節流裝置（也稱膨脹閥）進行減壓，在蒸發器里進行蒸發，轉換為低溫低壓的氣體，并吸收周邊設備的熱量，使環境溫度降低，達到制冷的目的。
直膨式精密空調系統有不可缺少的四大關鍵部件：蒸發器、壓縮機、冷凝器和節流裝置（膨脹閥）。圖2為直膨式空調系統的原理示意圖，實際使用時，為了便于蒸發器和冷凝器工作，需要為它們各自配套強制對流的風機，并將蒸發器和冷凝器安裝在不同的室內和室外兩個殼體內（也稱室內機和室外機）。
圖2：直膨式精密空調基本組成
直膨式精密空調的供電采用三相電源制式，電源范圍一般為380-415Vac/50Hz,380-415Vac/60 Hz，和440-480Vac/60Hz。在空調系統啟機時，一般是先啟動室內機（風機，控制系統等），然后啟動室外冷凝器，再啟動制冷壓縮機。圖3為風冷精密空調的配電示意圖，從配電架構并結合啟機時序，在考慮UPS供電時，需參考室內精密空調的風機，控制系統，室外冷凝器和制冷壓縮機的供電需求，選擇合適的UPS，達到配電的高性價比。
圖3：風冷型精密空調配電架構示意圖
2.2、冷凍水型精密空調供配電特點
隨著高功率密度機房（單柜功率密度超過5kW）的應用越來越廣泛，機房熱密度也相應提高，同時新一代綠色數據中心要求更低的PUE，這均要求需采用更高能效比的冷卻方式為機房提供制冷方案，冷凍水制冷更能適應新一代數據中心制冷的需求。
冷凍水型精密空調采用冷凍水機組制作低溫冷凍水，經由冷凍水泵驅動，由水管道把冷凍水送至數據機房的冷凍水型末端空調內，空調風機驅動房間內空氣流經冷凍水盤表面，降低溫度，冷卻IT設備；冷凍水升溫后，有管路流會回冷水機組的蒸發器，再次降溫，如此循環。由此可見，在機組斷電時，只要冷凍水泵和末端空調保證電力供應，仍能滿足保證機房內的冷氣循環。
冷水機組作為蒸汽壓縮制冷方式的設備，按其冷凝器散熱方式的不同，可分為水冷式冷水機組和風冷式冷水機組。水冷式冷水機組采用冷卻水為冷凝器進行散熱，一般配合冷卻塔使用；風冷式冷水機組利用環境空氣為冷凝器散熱，兩者的基本構成如下圖4。
圖4：冷凍水型空調系統組成
冷凍水型精密空調采用單相電源供電，電壓范圍為200-240Vac/50Hz，或者200-240Vac/60Hz，采用UPS供電時主要考慮末端風機的供電要求。
3、UPS帶精密空調配置分析
針對以上分析的現數據中心常用的直膨式精密空調以及冷凍水型精密空調，以下給出配置UPS選型的基本建議。
3 .1、UPS帶直膨式精密空調配置分析
直膨式空調系統包括風冷直膨式系統和水冷直膨式系統，其區別在于室外冷凝器的散熱方式不同。
目前，直膨式精密空調行業里，室內機的制冷壓縮機主要采用渦旋式壓縮機進行變容量調節。渦旋式壓縮機常見的采用數碼渦旋技術、交流變頻技術和直流變頻技術實現變容量調節，三者的技術對比如下表4：
表4：直膨式精密空調壓縮機技術對比
從性能和可靠性方面而言，采用直流變頻技術的壓縮機，其電機啟動力矩大、效率高(損耗低，功率因數高)、精準調速、高功率體積比、可靠性高，使用壽命長，技術已經比較成熟和穩定；相較之下，數碼渦旋技術雖有長期市場應用經驗，但調速范圍窄，IPLV不如直流變頻技術，無法完美匹配要求部分負載高效的數據中心制冷。
對于采用直流和交流變頻技術的壓縮機而言，最明顯的區別就是驅動技術：采用同步永磁體交流電機的，則是直流變頻；采用異步交流電機，則是交流變頻。雖然同樣是變頻技術，但實際上交流變頻與直流變頻是兩代產品，交流變頻由于能效偏低，勵磁邏輯復雜等劣勢，目前已經基本被直流變頻技術所替代。因此，當下主流壓縮機供應商均聚焦直流變頻技術，更匹配數據中心負載變化節能要求的大趨勢。
從表4的對比分析可看出，數碼渦旋式壓縮機和變頻壓縮機的沖擊電流有較大區別，采用UPS為直膨式風冷精密空調配電時，需考慮壓縮機沖擊電流的影響。以制冷量35kW的風冷行級精密空調為例，A錨點廠家采用數碼渦旋壓縮機，B廠家采用直流變頻壓縮機，其整機啟動電流如下
（測試工況：室內40.6℃，20%RH；室外45℃開機）：
圖5:35kW風冷精密空調啟動電流對比
根據A、B廠家提供的技術參數并結合測試結果，采用數碼渦旋壓縮機的DX型精密空調，其啟動沖擊電流約為額定電流的5倍；而采用直流變頻壓縮機的DX型精密空調，其啟動電流小于額定電流。測試結果如下表：
表5:典型DX型精密空調啟動電流對比
風冷直膨式精密空調的室外機由風機轉速控制器（含壓縮機變頻器）、電控盒、冷凝器、機架和風機等組成，其啟動電流小于滿載電流，當考慮采用UPS給風冷冷凝器供電，需考慮其額定滿載電流即可。
例如，假設在T1工況（溫帶氣候，環境溫度在-20~45℃），對于散熱量為38kW風冷室外機，其輸入制式為380-415Vac/3Ph/50或60Hz，滿載電流為2.5A，功率因數取0.8，則室外機功率為
對水冷直膨式而言，若采用數碼渦旋壓縮機的室內精密空調，需考慮5倍沖擊電流的影響；而對采用變頻壓縮技術的精密空調，由于變頻壓縮機的啟動電流小于其額定電流，因此UPS需考慮其額定電功率，并根據GB/T50174-2008的冗余設計原則，考慮1.2倍的冗余系數即可。
對水冷直膨式的冷卻系統，由于配置了冷卻水泵和冷卻塔，冷卻水泵有定頻水泵和變頻水泵方案，對冷卻塔內又有對應的風機，需根據具體的水泵方案和冷卻塔內的風機類型進行考慮。
3 .2、UPS帶冷凍水型精密空調配置分析
根據Uptime對冷凍水型空調系統作出的關于連續制冷級別的定義，考慮UPS給精密空調配電時，其主要應用在不間斷制冷（ClassA級別）和連續制冷（ClassB級別）兩種場景，兩者的區別在于是否設置制冷罐，冷凍水二次泵是否采用UPS供電。若整體空調系統設置蓄冷灌進行蓄冷，同時冷凍水二次泵、末端空調采用UPS供電，則為ClassA級別的不間斷制冷方案；若僅對冷凍水二次泵、末端空調采用UPS供電，并無配置蓄冷灌，則為Class B級別的制冷方案。在實際應用中，冷凍水型蓄冷系統的整體方案架構如下圖6所示：
圖6:冷凍水型蓄冷系統整體架構
根據冷凍水型蓄冷系統的整體架構，并考慮到數據中心業務連續應用的要求及制冷系統的配置，可參考以下幾種方案設計：
方案一：為整個制冷系統全部配置UPS系統，對于冷凍水空調系統，需對冷水機組、冷卻塔、一、二次泵和精密空調都配置UPS系統，保持整套制冷系統不間斷運行。但此方案代價高昂，在實際項目中極少被采用。
方案二：在冷凍水系統中，為精密空調風機、二次泵配置UPS，并在冷凍水循環系統中增加蓄冷罐儲備冷凍水。當電源中斷未恢復或電源中斷導致冷機暫無法啟動期間，通過蓄冷罐和水泵循環水提供冷源，由精密空調風機維持室內冷氣循環，為機房環境提供不間斷制冷。相比于第一種方案，此方案在性價比方面更有優勢。
上述兩種方案都可達到Uptime Class A級不間斷制冷標準。
方案三：在冷凍水系統中，為精密空調風機、二次泵配置UPS，但不配置蓄冷罐。電源中斷或機械制冷故障時，精密空調風機維持機房內空氣循環，并利用管道剩余冷凍水提供制冷，減緩機房快速升溫。此方案可滿足Uptime Class B級連續制冷的標準，且方案性價比較有優勢。
3.3、末端空調采用UPS供電的配置建議
不論是Uptime的A級制冷還是B級制冷，首選考慮對末端精密空調進行UPS配置。
冷凍水型末端精密空調的主要部件為風機。在風機選取上，存在著AC風機和EC風機兩種類型的末端空調。在實際應用中，由于EC電機為內置智能控制模塊的直流無刷式免維護型電機，具有高智能、高節能、高效率、壽命長、振動小、噪聲低以及可連續不間斷工作等特點，可實現無級調速，能更好的匹配服務器風量，同時達到最大限度的節能效果，因此，絕大多數廠家的末端空調風機類型均選擇EC風機。
對于采用EC風機的末端精密空調，其啟動沖擊電流小于額定運行電流，因此在配置UPS時，主要考慮末端空調的滿載運行功率。以某品牌30kW冷凍水型行級空調為例，其配置了8個風機，末端空調滿載電流為5.5A，功率因素一般取0.8，則滿在功率為：5.5*220*0.8≈1kW，考慮UPS的輸出功因為0.9，并考慮1.2倍的冗余系數，在需要的UPS容量為1.2*1/0.9=1.3kVA。