機房恒溫恒濕機房空調的設計原理
離心式制冷壓縮機的構造和工作原理與離心式鼓風機極為相似。但它的工作原理與活塞式壓縮機有根本的區別，它不是利用汽缸容積減小的方式來提高氣體的壓力，而是依靠動能的變化來提高氣體壓力。離心式壓縮機具有帶葉片的工作輪，當工作輪轉動時，葉片就帶動氣體運動或者使氣體得到動能，然后使部分動能轉化為壓力能從而提高氣體的壓力。這種壓縮機由于它工作時不斷地將制冷劑蒸汽吸入，又不斷地沿半徑方向被甩出去，所以稱這種型式的壓縮機為離心式壓縮機。壓縮機工作時制冷劑蒸汽由吸汽口軸向進入吸汽室，并在吸汽室的導流作用引導由蒸發器（或中間冷卻器）來的制冷劑蒸汽均勻地進入高速旋轉的工作輪（工作輪也稱葉輪，它是離心式制冷壓縮機的重要部件，因為只有通過工作輪才能將能量傳給氣體)。氣體在葉片作用下，一邊跟著工作輪作高速旋轉，一邊由于受離心力的作用，在葉片槽道中作擴壓流動，從而使氣體的壓力和速度都得到提高。由工作輪出來的氣體再進入截面積逐漸擴大的擴壓器（因為氣體從工作輪流出時具有較高的流速，擴壓器便把動能部分地轉化為壓力能，從而提高氣體的壓力）。氣體流過擴壓器時速度減小，而壓力則進一步提高。經擴壓器后氣體匯集到蝸殼中，再經排氣口引導至中間冷卻器或冷凝器中。
水冷冷凍機組的工作原理如下：
冷凍水側：一般冷凍水回水溫度為12℃，進入冷凍器與冷媒做熱交換后，出水溫度為7℃。冷凍水一般通過風機盤管、組合式空調機組或水冷精密空調機向IT設備提供冷氣。由于數據中心的制冷量大，要求溫差小風量大且濕度需要控制，一般采用水冷精密空調機。
冷卻水側：一般冷卻水進水溫度為30℃，進入冷凝器與冷媒做熱交換后，出水溫度為35℃。冷卻水一般使用蒸發式冷卻塔通過水蒸發來散熱降溫。
冷媒側：冷媒以低溫低壓過熱狀態進入壓縮機，經壓縮后成為高溫高壓過熱狀態冷媒。高溫高壓過熱狀態冷媒進入冷凝器后，將熱傳給冷卻水而凝結成高壓中溫液態冷媒。高壓中溫液態冷媒經膨脹裝置，成為低壓低溫液氣混合狀態冷媒。低溫低壓液氣混合狀態冷媒進入蒸發器后，與冷凍水進行熱交換，冷凍水在此處被冷卻，而冷媒則因吸收熱量而蒸發，之后以低溫低壓過熱蒸氣狀態進入壓縮機。
離心式制冷壓縮機與活塞式制冷壓縮機相比較，具有下列優點：
單機制冷量大（350到35000KW之間），在制冷量相同時它的體積小，占地面積少，重量較活塞式輕5～8倍。
由于它沒有汽閥活塞環等易損部件，又沒有曲柄連桿機構，因而工作可靠、運轉平穩、噪音小、操作簡單、維護費用低。
工作輪和機殼之間沒有摩擦，無需潤滑。故制冷劑蒸汽與潤滑油不接觸，從而提高了蒸發器和冷凝器的傳熱性能。
能經濟方便的調節制冷量且調節的范圍較大。由于熱量是通過水的蒸發（在冷卻塔中）來散發的，因此夏天室外的高溫對其冷卻能力影響很小。
離心式冷凍機組在小負荷時（一般為滿負荷的20%以下）容易發生喘振，不能正常運轉。因此，在數據中心水冷空調系統的設計中一般先安裝一臺小型的螺桿式水冷機組或風冷水冷機組作為過渡。
大型數據中心的水冷空調系統一般由以下五部分組成，示意圖如下。
離心式冷凍機組，一般為N+1配置，有一臺備機，安裝在冷站機房。
冷卻塔，安裝在室外，一般一臺冷凍機組對應一組冷卻塔（便于維修和保證備機系統正常待機）。冷卻水通過冷卻塔來降溫，由于水在大氣中蒸發，因此要設計安裝水處理系統來除垢、除沙塵、除鈉鎂離子和病菌等，否則將大大降低制冷效率。另外，由于數據中心是全年連續運行，還要設計冬季防結冰措施。
環形冷凍水管道。由于數據中心需要連續運行，因此冷凍水的進水和回水管道都要設計成環路，大型數據中心可能設計成二級或三級環路，這樣在局部冷凍水管道或閥門發生故障時可以關閉相鄰的閥門進行在線維護和維修。為了便于日后的維護、維修、更換和擴展，需要安裝設計相當多的閥門。為了防止漏水和提高使用壽命，需要選擇優質的閥門，有些工程使用優質無縫鋼管，甚至不銹鋼管。冷凍水管和冷卻水管不允許經過機房區域。在水管經過的區域需要設置下水道和漏水報警設備。為了節能和防止冷凝水，冷凍水管和冷卻水管都要采取嚴格的保溫措施。典型的冷凍水循環管道回路如下圖所示。
水冷精密空調機。其實就是一個溫差小風量大的大型風機盤管，一般推薦采用地板下送風和天花板上回風。為了保證IT設備的絕對安全和便于設備檢修，推薦設置物理上獨立的空調設備間，四周做攔水壩，地面做防水處理和設置排水管道，安裝漏水報警設備。推薦采用N+1或N+2的冗余配置方案。
水泵。冷凍水和冷卻水的循環都是通過水泵進行的。水泵的節能除采用變頻裝置外，應采用較大直徑的管道、盡量減少管道長度和彎頭、采用大半徑彎頭、減少換熱器的壓降等。冷凍機房、水泵、冷卻塔、板式換熱器和精密空調盡量設計安裝在相近的高度以減少水泵揚程。
目前大型數據中心的水冷空調系統的電力負荷很大，一般需要為水冷空調系統設計獨立的配電室。
模塊化機房精密空調采用一體式機身結構設計，具有風冷、乙二醇冷、水冷和冷凍水等機型；制冷量范圍寬，風冷、水冷、乙二醇冷機組20kW~150kW，冷凍水機組達26~160kW。高可靠性、高靈活性、全壽命成本。完全滿足大，中型交換機房，移動機房，數據中心等高標準要求。
一、機房專用空調維護方式
精密空調的構成除了前面介紹的壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器外，還包括：風機、空氣過濾器、加濕器、加熱器、排水器等，因此我們在日常的機房管理工作中對空調的管理和維護，主要是針對以上部件去維護的。下面是我們在日常工作中對數據中心機房專用精密空調的一些維護經驗和學習體會。
1.控制系統的維護
對空調系統的維護人員而言，在巡視時**步就是看空調系統是否在正常運行，因此我們首先要作以下的一些工作。
2.從空調系統的顯示屏上檢查空調系統的各項功能及參數是否正常;
3.如有報警的情況要檢蹭楔警記錄，并分析報警原因;
4.檢查溫度、濕度傳感器的工作狀態是否正常;
5.對壓縮機和加濕器的運行參數要作到心中有數，特殊是在天天早上的**次巡檢時，要把前一天晚上壓縮機的運行參數和以前的同一時段的參數進行對比，看是否有大的變化，根據參數的變化可以判定計算機機房中的計算機設備運行狀況是否有較大的變化，以便合理地調配空調系統的運行臺次和調整空調的運行參數。當然，對目前而言有些比較老的空調系統還不能夠讀出這些參數，這就需要晚上值班的工作人員多觀察和記錄。
二、壓縮機的巡回檢查及維護
1.聽―用聽聲音的方法，能較準確的判斷出壓縮機的運轉情況。因為壓縮機運轉時，它的響聲應是均勻而有節奏的。假如它的響聲失去節奏聲，而出現了不均勻噪音時，即表示壓縮機的內部機件或氣缸工作情況有了不正常的變化。
2.摸―用首摸的方法，可知其發熱程度，能夠大概判斷是否在超過規定壓力、規定溫度的情況下運行壓縮機。中國玻璃鋼免費信息大全
3.看―主要是從視鏡觀察制冷劑的液面，看是否缺少制冷劑。
4.量―主要是測量在壓縮機運行時的電流及吸、排氣壓力，能夠比較正確判斷壓縮機的運行狀況。
5.當然對壓縮機我們還需要檢查高、低壓保護開關、干燥過濾器等其他附件。
三、冷凝器的巡回檢查及維護
1.對專業空調冷凝器的維護相稱于對空調室外機的維護，因此我們首縣痂要檢查冷凝器的固定情況，看對冷凝器的固定件是否有松動的跡象，以免對冷媒管線及室外機造成損壞。
2.檢查冷媒管線有無破損的情況(當然從壓縮機的工作狀況及其它的一些性能參數也能夠判斷冷媒管線是否破損)檢查冷媒管線的保溫狀況，特殊是在北方地區的冬天，這是一件比較重要的工作，如果環境溫度太低而冷媒管線的保溫狀況又不好的話，對空調系統的正常運轉有一定的影響。
3.檢查風扇的運行狀況：主要檢查風扇的軸承、底座、電機等的工作情況，在風扇運行時是否有異常震驚機風扇的扇也在轉動時是否在同一個平面上。
4.檢查冷凝器下面是否有雜物影響風道的暢通，從而影響冷凝器的冷凝效果;檢查冷凝器的翅片有無破損的狀況。
5.檢查冷凝器工作時的電流是否正常，從工作電流也能夠進一步判斷風扇的工作情況是否正常。
6.檢查調速開關是否正常，一般的空調的冷凝器都有兩個調速開關，分為溫度和壓力調速，現在比較新的控制技術采用雙壓力調速控制，因此我們在檢查調速開關時主要是看在規定的壓力范圍內，調速開關能否正常控制風扇的啟動和停止。
四、蒸發器、膨脹閥的巡回檢查及維護
蒸發器、膨脹閥的維護主要是檢查蒸發器盤管是否清潔，是否有結霜的現象出現，以及蒸發器排水托盤排水是否暢通，如蒸發器盤管上有比較嚴峻的結霜現象或在壓縮機運轉時盤管上的溫度較高的話(通常狀況下，蒸發器盤管的溫度應該比環境溫度低10℃左右)，就應當檢查壓縮機的高、低壓，如果壓力正常的話，就應考慮膨脹閥的開啟量是否合適。當然出現這種現象也有可能是其它環境的原因引起的，比如空調的制冷量不夠、風機故障引起風速過慢等原因造成的。
五、加濕系統的巡檢及維護
1.由于各個地方的空氣環境不同，對加濕器的使用和影響也不一樣，但我們在日矗的維護工作中同樣要作的事情是觀察加上罐內是否有沉淀物質，如有就要及時沖洗，因為現在空調的加濕罐一般都是電極式的，如沉淀物過多而又不及時沖洗的話，就輕易在電極上結垢從而影響加濕罐的使用壽命。當然現在有些加濕罐的電極是可以更換的。
2.檢查上水和排水電磁閥的工作情況是否正常。在加濕系統工作的過程中，有一種情況常常出現，但又不容易判斷，即在空調系統正常工作的時候，由于某種原因出現了一段時間的停水，后又恢復供水，在恢復供水后加濕罐不能夠正常上水，出現這種現象的原因有多種，并且在大多數空調器的控制系統中直接對加濕系統復位通常是不能夠解決問題的;根據我們多年來的維護來看，引起這種現象的主要原因是停水后的空氣進到進水電磁閥前端，對進水電磁閥的正常開啟造成了一定的影響，解決這種現象有兩種比較有用的辦法，一是卸開進水口，排掉空氣，二是關掉加濕系統的電源，重新給電磁閥上電也基本上能夠解決這類問題。中國玻璃鋼大全
3.檢查加濕罐排水管道是否暢通，以便在需要排水和對加濕罐進行維修時順利進行。
4.檢查蒸汽管道是否暢通，保證加濕系統的水蒸汽能夠正常為計算機設備加濕。
5.檢查漏水探測器是否正常，這對加濕系統來說是比較重要的一環，因為排水管道如果不暢通的話就容易形成出現漏水的情況，如漏水探測器不正常的話，就易出現事變。當然，對一般的空調系統而言，漏水探測器是選件，如空調系統未配有漏水探測器，那么我們更要注重監測排水管道是否暢通，同時也要作好機房防水墻的維護工作。
六、空氣循環系統的巡回檢查及維護
對空氣循環系統我們主要是考慮空調系統的過濾器、風機、隔風柵及到計算機設備的風道等因素。因此我們在日矗維護工作中要作好以下的一些工作：
1.計算機機房的設備經常有設備移動的現象，而設備的移動一般又不是由空調設備的維護人員去完成，因此我們在設備移動后應及時檢查機房內的氣流狀況，看是否有氣流短路的現象發生，同時在新設備的位置是否存在送風阻力過大的情況。如有上述現象應及時調整，如果實在調整不過來，應建議設備移到新的合適的位置。
2.檢查空調過濾器是否干凈，如臟了就應及時更換或清洗。
3.檢查風機的運行狀況：主要是檢查風機各部件的緊固情況及平衡，檢查軸承、皮帶、共振等情況;對風機的檢查應該特別仔細，因為蒸發器的熱交換過程主要是由在風機的作用下使快速流動的氣流經過低溫的蒸發器盤管來完成的，從而使空調達到制冷的效果，所以風機的是否正常運行是空調系統是否正常運行的*后體現;對風機而言當然*重要的就是電機了，因此我們在日矗維護中首先就應查看其皮帶的狀況、主從動輪是否在同一面上等;皮帶調整的松緊程度要合適，太松容易打滑，太緊對皮帶的磨損太快，皮帶的松緊跟外部對靜壓得需求也有比較大的關系，當然這種調整是在空調系統控制的范圍之內進行的;現在部分比較**的空調系統采用了一體化的風機，就解決了皮帶調整的問題。
4.測量電機運轉電流，看是否在規定的范圍內，根據測得的參數也能夠判斷電機是否是正常運轉。
5.測量溫、濕度值，與面板上顯示得值進行比較，如有較大的誤差，應進行溫度、濕度的校正，如誤差過大應分析原因。出現這種情況從我們的維和經驗來看有兩種原因：一是控制板出現故障，二是溫度、濕度探頭出現故障需要更換。
6.檢查隔風柵的關閉情況是針對已經停機的空調而言的，這也是我們在日矗維護工作中比較容易遺漏的一個環節，但也是一個比較重要的環節，因為一臺空調停止運行，如果隔風柵未關閉其溫度、濕度探頭檢測到的是其它空調的出口的溫度和濕度，在空調下一次開啟時控制系統就會根據其先前檢測到的參數而對空調系統的運行情況作出控制，這時空調控制系統就會對壓縮機、加濕、除濕系統地運行情況作出錯誤的指令。現在大多數空調設計時都沒有考慮這種狀況對空調系統的影響，因為這種影響的時間較短，在較短的時間內系統會根據新的信息達到正常的運行狀況，所以沒有設計隔風柵，這種影響雖然較小，但我們認為在要求很高的計算機機房中我們*好不要讓系統出現一段時間的錯誤運行，因此我們可以為空調系統人為地增加隔風柵。
7.檢查計算機及其它需要制冷的設備進風側的風壓是否正常，因為隨著計算機設備的搬遷和增加，地板下面的線纜的增加有可能就影響空調系統的風壓，從而造成計算機及其它設備跟前的靜壓不夠，這就需要我們設備維護和管理人員對空調系統的風道作出相應的調整或增加空調設備。
機房空調全年制冷方式
由于機房的發熱量很大，有的IDC機房發熱量更是達到30kw/㎡以上,所以全年都是制冷。
這里需要提到的一點是機房精密空調也有加熱器，只不過是在除濕的時候啟動的。應為除濕時出風溫度要相對較低，避免房間溫度降低得太快（機房要求溫度變化每10分鐘不超過1℃，濕度每小時不超過5%）。
機房空調高顯熱比
顯熱比是顯冷量與總冷量的比值。空調的總冷量是顯冷量和潛冷量之和，其中顯熱制冷是用來降溫的，而潛冷是用來除濕的。機房的熱量主要是顯熱，所以機房精密空調的顯熱比較高，一般在0.9以上（普通舒適型空調只有0.6左右）。大風量、小晗差是機房空調與其他空調的本質區別。采用大風量，可以使出風溫度不至于太低，并加大機房的換氣次數，這對服務器和計算機的運算都是有利的。機房的短時間內溫度變化太大會造成服務器運算錯誤，機房濕度太低會造成靜電（濕度在20%的時候靜電可以達到1萬伏）。
機房空調高能效比
能效比（COP）即使能量與熱量之間的轉換比率，1單位的能量，轉換為3單位的熱量，COP=3。由于大部分機房精密空調采用渦旋式壓縮機（*小的功率也有2.75KW），COP*大可以達到5.6。整機的能效比達到3.0以上。
機房空調高精度設計
機房精密空調不僅對溫度可以調節，也可以對濕度可以調節，并且精度都是很高的。計算機特別是服務器對溫度和濕度都有特別高的要求，如果變化太大，計算機的計算就可能出現差錯，對服務商是是很不利的特別是銀行和通訊行業。現在的機房精密空調要求一般在溫度精度達±2℃，濕度精度±5%，高精度機房精密空調可以溫度精度達到±0.5℃，濕度精度達到±2%。
機房空調高可靠性
一個機房*注重的就是可靠性。全年8760小時要無故障運行，就需要機房空調可靠的零部件和優秀的控制系統。一般機房多是N+1備份，一臺空調出了問題，其他空調就可以馬上接管整個系統。目前*知名的產品有：CAROSS卡洛斯機房空調、艾默生機房空調、杭井機房空調等都是目前做頂端的產品。
