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。
EC風機節能
EC風機采用直聯的EC電機,該電機采用電子換向技術,控制電路集成于一體,具有效率高、體積小、可靠、功率因素高、無級調速等優點,室內風機采用EC電機驅動技術,通過控制電壓輸出實現0~100%無級調速和可調的機外余壓,與傳統的AC電機相比,低負荷運行時能耗明顯降低,節能效率可達50%以上。該風機越來越多地應用于機房/基站空調上,在其他場合也有廣泛的應用。風機通過無級調速可以減少電能消耗量,達到明顯的節能效果。
直接新風冷卻空調機組
這是一種*簡單有效的自然冷卻方式,通過換氣風機將室外經過過濾處理的冷空氣引入并將室內熱空氣排出。需要注意的是,這種方式只適合于空氣比較清潔的環境,否則機房內極易被污染,增加機房維護工作量,甚至引起電信設備故障。
乙二醇自然冷卻節能機組
乙二醇自然冷卻節能機組由三個基本部分組成:室內機組(包括:循環風機與自然冷卻盤管)、室外機組(包括:干式冷卻器及風機)以及乙二醇溶液系統(包括:乙二醇水泵、三通調節閥、控制器及管路)。這種系統可以做成一個整體機組,也可以做成兩到三個獨立部分(室內機組、室外機組、水泵與控制,其中水泵與控制部分可以集成到室內機組或室外機組),視安裝場地情況而定。
乙二醇節能具有大量優點,如采用可靠的工業控制單元使乙二醇機組工作穩定,控制精度高;不改變原有空調系統風量和加濕,不改變原有機房溫濕度參數;節電可達30%,即一般交換機機房空調機組一年用電40萬——萬千瓦時,通過改造后可節電12萬~21萬千瓦時;乙二醇系統工作期間,空調壓縮機停止運行,延長壓縮機使用壽命50%等。
空氣-空氣熱交換機組
這種熱交換機組主要由兩個風機、一個空氣對空氣熱交換器及控制系統組成。當室外溫度比室內溫度低5-6℃時就可獲得較好的冷卻效果。與直接引入室外新風的自然冷卻機組相比,冷卻效果稍差一些,但可以保證室內的清潔。
杭井空氣-空氣換熱器(TELEVENT)的原理是采用了逆流式或叉流式鋁制空氣對空氣換熱芯體,在環境溫度低于機柜內部溫度時,熱交換器將熱量散出到外部環境。環境空氣在換熱芯體的外循環流動,冷卻內循環空氣,換熱器兩側密封良好,外循環空氣不會滲透到內循環側,避免了外界的灰塵和水氣進入內循環氣流并帶入機柜。
ESM節能
ESM:Eco-SavingModule是一個優化制冷壓縮機運行的節能控制器,在保持原制冷需求和制冷壓縮機可靠運行的前提下,通過控制優化,達到制冷壓縮機節能的效果。適用范圍是水冷及風冷中央空調(離心機除外),精密空調,各類家用空調和商業、工業用制冷機組。核心原理是:將壓縮機的低效工作區消除,并補充少量高效區,在相同制冷量前提下,減少壓縮機工作時間和平均電流,以達到節能的效果。
ESM對壓縮機進行實時監控分析,即通過測定和分析壓縮機的歷史負荷變化,運行周期率、系統設定的運行溫區,自動判斷負荷變化,通過動態控制工作周期來提高壓縮機運行效率,減少壓縮機運行時間,確保壓縮機*優化工作,達到節能的效果。
VWV節能方法
所謂的VWV變水流量是IDC數據中心許多情況下采用CW系統。在負荷變化時,需要調節冷水的供水流量。這時候可以通過調節系統的總供水流量的方式來節約水泵的能量消耗。調節的方法可以是:多水泵系統,采用水泵開關的方式;更好的方式是采用水泵變頻的方式。如果系統主機是采用水冷式冷水機組,還可以對冷卻水系統的水泵用這些方案來節能,進一步還可以采用同樣的方案,對冷卻塔節能。
杭井機房/基站空調系統的節能技術日益更新,必將為電信行業做出節能減排的貢獻,為機房和基站的建設提供綠色的解決方案。
在電信運營商的總能耗中,核心機房和基站的總耗電量占到了90%以上,其中空調用電占到了將近50%的能耗,所以要實現電信行業的節能減排目標,空調節能是重中之重。其中中國移動集團已經積極響應號召,推出了“綠色行動計劃”,力求在各個環節做到節能減排。
在此,列舉幾種空調節能在機房/基站環境中應用的措施和方法如下:
控制邏輯節能
杭井機房/基站空調的控制邏輯突顯節能控制,與舒適性空調的控制截然不同,其原理是通過程序修改根據用戶的要求實現不同環境的溫度要求和溫度控制范圍,并在保證機房設備正常運轉的前提下,還可以利用巧妙的控制邏輯設計,*大限度縮短制冷、電加熱、加濕等運行時間,從而極大地減少了機器的運行成本,降低能耗和維護量。通過延遲邏輯,減少壓縮機、風機、加濕器和電加熱等受控部件的頻繁啟停帶來的高能耗,微電腦控制系統實現了對壓縮機、風機、加濕器、電加熱器等部件的控制,完全智能化。遠程監控系統可以實現對機組各部件實時監控,準確無誤地顯示各部件的工作狀態,并保留歷史記錄。另外,通過控制器或遠程監控系統實現對機組的開停機功能。當運行主機不能滿足制冷或制熱需求時,啟動備用機組實現能量切換。
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機房空調安裝調試的技術要求
1.計算機機房位置的選擇
計算機機房位置的選擇應考慮諸多因素,其中包括:計算機機房應盡量靠近計算機的用戶;確保計算機機房的安全;將計算機機房設置在建筑物的中心區而不是周邊區,空調機組與室外的風冷冷凝器,冷卻塔或干式冷卻器應盡量靠近。一般計算機房應設在建筑物中不受室外溫度及相對濕度影響的區域。如果選擇的位置有一面外墻,玻璃窗的面積則應保持*小,并且應采用雙層或三層玻璃。
設計計算機機房時,應考慮空調設備和計算機設備本身的尺寸以及必要的操作維修距離。還應考慮開門所占的空間、電梯容量以及能支持所有設備的地板結構,也要考慮計算機機房的配電及控制系統。
步規劃時,要為計算機機房的發展以及空調系統的擴大留出足夠面積。計算機機房應有**的隔熱環境,并且必須具有密封的隔氣層。如吊頂設施的質量不好時,則不能隔氣,所以要注意將吊頂或吊頂靜壓室做成密封式。為了隔潮,還應將橡膠或塑料底漆刷在磚墻或地板下,門下不要留縫,也不要安裝格柵。不密封的吊頂不能作為通風系統的一部分。
應盡量保持室外新風量流入減至*少,因為新風增加了空調系統的加熱、制冷、加濕和除濕負荷。由于計算機機房內工作人員很少,所以建議新風量應低于總循環風量的5%。
2.空調系統的安裝
室內機組可安裝在可調的活動地板上。在機組下面必須安裝額外的支座,以保證承受機組*大荷載能力。或者機組使用一個單獨的地板支架,這支架與活動地板結構無關,并于地板安裝之前裝置。
若使用地板支架,可進行空調機組的安裝、接管、接線和驗收等工作,然后才裝置活動地板,可使地板下的接管、接線工作更為容易,并且能在*短時間內安裝好。地板支架與附近的活動地板應隔振,還應避免在機組下面的地板開專門的通風孔。如可能的話,應在機組的左側、右側及前方留有約864mm的操作空間。機組安裝操作的*小空間如下:在壓縮機一端為500mm,在右端為500mm(對下送風或通冷凍水的機組為500mm),在機組的前方為600mm。以上空間是為更換過濾器、調整風機馬達轉速和清洗加濕器等常規維修所需要的。
3.空調機組的電力要求
電壓為230V、380V或415V,50Hz的電源。
應在機組1.5m范圍內安裝一個手動電器斷路開關,這個開關應事先安裝在機組內。在外面安裝一個鎖緊型或非鎖緊型操作手柄來控制此開關。
4.空氣分布
空調機組可分為垂直式(上送式)或下送式。機組具有一定的設計送風量,因而在空氣回路中應避免不正常的阻力。垂直式機組由工廠提供出風箱或出風接管。
關于地板下氣流分布,請注意如下原則:
①避免將機組安置在凹室或長形房間的終端,這樣會影響氣流流動而不能達到滿意的效果。
②要避免各機組過于靠近,否則會降低各機組的送風效果。
③為保證空氣回路中壓力損失*小,應適當選定風格柵及帶風孔的活動地板。格柵上可調百葉風門伸至活動地板之下數寸長時,不利于空氣流動,所以要同時考慮地板高度和百葉風門高度以確定格柵的選型。
④用于活動地板的格柵尺寸有很多種,*大的約457mm×152mm。大的格柵尺寸將會降低活動地板的結構承載力。一個457mm×152mm的重型防筆型格柵通常具有0.036m2的通風面積。
⑤很多活動地板生產廠家均供應穿孔板。這些板通常為610mm×610mm,其標準的通風面積約為0.07m2~0.09m2。選擇穿孔板時應謹慎小心,因為有些廠家的穿孔板通風面積僅為0.023m2~0.026m2。若選用該種,則需要用四倍之多的穿孔板。
⑥在確定送風所需穿孔板和格柵的總數之前,應校驗地板供應廠商的產品規格。格柵和穿孔板的產品規格應表明送風所需的總通風面積,而不是穿孔板和格柵的數目。
⑦采用格柵和穿孔板取決于幾個因素。穿孔板通常用于計算機房靠近硬件處。帶有可調百葉風門的格柵應設于工作人員舒適的地方,諸如資料輸入、打印或其他工作區。這允許工作人員為了舒適而調整風量而不是因為設備負荷變化而去調整。在高發熱區使用帶風門的格柵和穿孔板要特別小心謹慎,以免因為電纜亂堆或操作者的不舒適或不小心而關閉了風門。
⑧地板高度不要小于190.5mm:活動地板間安裝得穩固、緊密;地板下面應盡量避免太多電纜溝,避免計算機用過長的電纜以及管道障礙等。
5.風冷式空調機組
風冷式空調機組同時帶有一個單獨的風冷冷凝器。制冷劑管道必須要在場地聯接,進行干燥過程,然后充裝制冷劑。做好如下工作,機組即可運行:
①對室內機組供電;
②對風冷冷凝器供電;
③接好凝結水及加濕器的泄水管;
④接上加濕器水源。
(1)風冷冷凝器的安裝
風冷冷凝器應放置于*安全且易于維修的地方。應避免放在公共通道或積雪、積冰的地方。如果冷凝器必須放在建筑物內,則需使用離心式風機。
為確保有足夠的風量,建議將冷凝器安裝在清潔空氣區,遠離可能阻塞盤管的塵埃及污物區。另外,冷凝器一定不要放置在蒸汽、熱空氣或煙氣排出處附近。冷凝器與墻、障礙物或附近機組的距離要多于1m。
冷凝器應水平安裝,以保證制冷劑有正常的流動及油的回流。冷凝器支腳有安裝孔,可穩固地將冷凝器安裝在鋼支座或堅固底座上。為了使聲音和振動的傳播達到*小,鋼支架就要橫跨在承重墻上。對于在地面上安裝的冷凝器,堅固底座有足夠的支承力。
所有風冷式冷凝器都需要供電設備。其電源電壓不必與室內機組的電壓相同。這個單獨的電源可為220/240V或380/415V,50Hz。
(2)管道安裝注意事項
所有制冷管路應用高溫銅焊聯接。將目前通用的、良好的管道安裝技術應用在制冷管道支架、漏泄試驗、干燥以及充灌制冷劑等方面。制冷劑管道采用隔振支座以防止振動傳向建筑物。
當垂直立管高度超過廠家要求的高度時,應在排氣管線中安裝一些存油彎。這個存油彎當停機時將冷凝器的制冷劑和制冷劑油匯集一起,并且保證運行時制冷劑油的流動。反向存油彎也應裝在風冷冷凝器上以防停機時制冷劑倒流。
當制冷劑管道長度超過30m或冷凝器安裝低于制冷盤管9m以上時,均需獲得廠方同意。
活動地板之下的所有管道必須布置好,使機組送出的氣流阻力至*小。要精心地安排活動地板下面的管道以防止計算機機房內任何地方氣流的阻塞。在活動地板下安裝管道時,建議管道水平地安裝在同一高度,而不是依靠支架把一根管疊放在另一根管之上。如可能的話,管道應平行氣流方向。所有冷凝水泄水管和機組泄水管都應設有存水彎及順向坡度接至下水管。
6.水冷式空調機組
水冷式空調機組是一個預先集裝好的完整設備。它的制冷系統已完全安裝好,并在工廠充灌了制冷劑,為運行做好了準備。做好如下工作,機組即可運行:
①對室內機組供電;
②接冷卻水于冷凝器;
③接好凝結水及加濕器的泄水管;
④接上加濕器的水源。
(1)管道安裝注意事項
空調機組中每個制冷回路均有一個水冷式冷凝器。將兩個水冷式冷凝器的供水管及回水管分別連在一起,用戶只需接上一個供水和回水管口。建議在每個空調機組的供水和回水管上安裝手動關閉閥,這可保證機組的常規檢修或是緊急關斷。
當冷凝器水源水質不好時,宜在供水管上加裝凈化過濾器。它將水源雜質顆粒濾除,并延長了水冷式冷凝器的使用壽命。必要時,可卸下冷凝器端蓋用管道通條清刷冷凝管道。冷凝器也可用酸清洗,但酸清洗通常不允許用在計算機機房內。
根據冷卻塔或其他水源的*低供水溫度,考慮是否需要對冷凝器供水管和回水管進行保溫。保溫可防止水管路上的結露現象。
為保證緊急泄水以及地板下的溢流,泄水管應裝有存水彎,地板下應裝有“自由水面”水位探測器,諸如液體探測警報器。
安裝于活動地板之下的所有管道必須布置好,使機組送出的氣流阻力達到*小。精心安排活動地板下的管道,以防止計算機房內任何地方氣流阻塞。在活動地板下安裝管道時,建議將管道水平地安裝在同一高度上,而不是依靠支架把一根管疊放在另一根管之上。如可能的話,管道應平行氣流方向。所有冷凝水泄水管和機組泄水管都應設有存水彎及順向坡度接至下水管。
(2)干式冷卻器的安裝
干式冷卻器應放置在*安全且易于進行維修的地方。應避免放在公共通道或積雪、積冰的地方。
為保證足夠的風量,建議將干式冷卻器安裝在清潔空氣區,遠離可能阻塞盤管的塵埃及污物區。另外,干式冷卻器一定不能放于蒸汽,熱空氣或煙氣排出區的附近。干式冷卻器與墻、障礙物或鄰近機組的距離要超過1m。
泵應靠近干式冷卻器,膨脹水箱應裝在系統的*高點。為穩固地安裝干式冷卻器,其支腳上設有安裝孔。若安裝在屋頂上,干式冷卻器的鋼支座應按照規范橫跨在承重墻上。若于地面上安裝,堅固底座已具有足夠的支承力。
所有室外裝置的干式冷卻器均需要供電。其電源、電壓不必與室內機組的電壓相同。這個單獨的電源可用200V、230V或400V電壓,50Hz。室內機組和干式冷卻器之間惟一的電氣能路是一個現場安裝的雙線控制的聯鎖裝置。
7.冷凍水空調機組
冷凍水空調機組,出廠時就已安裝好全部控制器及閥門。做好如下工作,機組即可運行:
①為機組供電;
②接冷凍水源;
③接好凝結水及加濕器的排水管;
④接上加濕器水源。
管道安裝注意事項:
建議在每個機組的供水管和回水管上安裝手動關閉閥。
根據冷水機組的*低供水溫度考慮是否需要對供水管和回水管進行保溫。保溫可防止冷凍水管上的結露現象。
為了保證緊急泄水以及地板下的溢流,泄水管應裝有存水彎或地板下應裝有諸如液體探測器的“自由水面”水位探測器。
安裝于活動地板之下的所有管道必須布置好,使機組送出的氣流阻力為*小。應精心安排活動地板下的管道,以防止計算機機房內任何地方氣流阻塞。在活動地板下安裝管道時,建議將管道水平地安裝在同一高度上,而不是依靠支架把一根管放在另一根管之上。如可能的話,管道應平行氣流方向。所有冷凝水泄水管和機組泄水管都應設有存水彎及坡度接至排水管。
專用空調的特點
(1)設備熱量大,散濕量小。
機房內顯熱量占全部發熱量的90%以上,它包括設備運行中自身的發熱量、照明發熱量,通過墻、頂、窗、地板的導熱量,以及輻射熱、新風熱負荷等。
計算機設備在機房中每平方米的散熱量平均在15W左右,萬門的程控交換機散熱量隨話務量的增減而變化,但其變化量不太大,程空交換機在機房中每平方米的散熱量平均在162W~220W。
設備運行時,只產生顯熱而不產生濕量,機房內濕度變化一般是由工作人員散濕量和新風帶入的一定的濕量所造成的。
(2)設備送風量大、焓差小,換氣次數多。
由于機房環境里散熱量中占90%左右是交換機散發的顯熱,因此,向計算機及程控交換機這些電子設備直接送風是*有效的,但送風的相對濕度不宜過高,一般控制在50%~60%左右,送風溫度也不宜過低,一般控制在17℃以上,所以,在焓差小的工況下,要消除余熱就必須要大風量,專用空調的換氣次數,計算機房20~40次/h,程控交換機房30~60次/h。
(3)一般多采用下送風方式。
大中型計算機及大容量的程控交換機散熱量大,且集中,所以不但要對機房進行空調,而且要對程控設備進行直接送風冷卻,程控交換機設備的進風口一般設在其機架下側或底部,排風口設在機架的頂部。空氣通過架空活動地板由進風口進入沿機架自下而上迅速有效地使設備得到冷卻。
(4)全天候運行。
在冬季,由于計算機設備及程控交換機設備在機房內的散熱不減,余熱尚存,故專用空調必須進行制冷工作,不論何種季節,機房所需溫度、濕度不變,專用空調就要全天候對其進行調節,達到規定要求。為保證全年長期運行的可靠性,一般要考慮15%~25%的冷負載備用設備,進行多臺組合。
機房環境條件的變化對電子計算機和程控交換機設備的影響
電子計算機機房和程控交換機機房內的氣候條件,直接關系到電子計算機和程控交換機設備工作的可靠性和使用壽命。而機房內微氣候的變化,直接或間接地也會對電子計算機和程控交換機設備產生不良影響。
1.機房溫度變化
(1)溫度偏高的影響
①會導致電子元器件的性能劣化,降低使用壽命。
②能改變材料的膨脹系數,如磁盤機、磁帶機等精密機械由于受熱脹的影響,往往會出現故障。
③會加速絕緣材料老化、變形、脫裂,從而降低絕緣性能,并促使熱塑性絕緣材料和潤滑油脂軟化而引起故障。
④當溫度偏高超過電機變壓器繞組溫升允許值時,會導致電機燒毀。
例如,某研究所裝設的013計算機機房,當室內溫度超過26℃時,計算機的工作就出現不正常現象。某大樓的計算機機柜,在排風出口溫度為25℃時,機柜內硅管、鍺管的表面溫度升高達40℃,計算機就不能正常工作(有的資料計算機采用*高允許極限溫度為60℃)。
據美國IBM公司試驗資料表明,當計算機機柜內溫度升高10℃,設備的可靠性約下降25%。法國SOLAR型計算機工作的可靠性與機房溫度的關系如下表所示。
法國SOLAR型計算機工作的可靠性與機房溫度的關系
機房溫度10℃15℃25℃35℃40℃
可靠性變化11.221.170.870.85
(2)溫度偏低的影響
低溫能使電容器、電感器和電阻器的參數改變,直接影響到計算機的穩定工作。低溫還可能使潤滑脂和潤滑油凝固凍結。低溫會引起金屬和塑料絕緣部分因收縮系數不同而接觸不良,材料變脆,個別密封處理的電子部件開裂等。
(3)溫度變化率
在單位時間內空氣的溫度變化較大,會使管件產生內應力,加速電子元器件及某些材料的機械損傷和電氣參數的變化。溫度變化較快會促使某些結合部位開裂、層離、密封件漏氣、灌封材料從電子元器件或包裝表面剝落等,從而產生空隙并使某些支撐件變形。
2.濕度變化
(1)濕度偏高的影響
在空氣中含濕量不變的情況下,相對濕度隨著空氣溫度的降低而增大,相對溫度接近70%時,某些部位可能出現微薄的凝水,水汽如果被管件吸入,即會改變它內部的電性能參數,引起漏泄、通路漏電,以致擊穿損壞電子元器件。
濕度偏高會使金屬材料氧化腐蝕,促使非金屬材料的元件或絕緣材料的絕緣強度減弱,材料的老化、變形,引起結構的損壞。
濕度偏高會造成磁帶運轉時打滑,影響磁帶機工作的穩定性,給磁盤及磁帶的讀寫數據帶來瞬時的差錯。
(2)濕度偏低的影響
機房內的空氣干燥,相對濕度偏低容易產生靜電。據試驗測試發現,當相對溫度為30%時,靜電電壓為5kV。當相對濕度為20%時,靜電電壓為10kV。機房內當靜電電壓超過2kV時會引起磁盤機出現故障,也會引起磁帶變形翹曲和斷裂。靜電容易吸附灰塵,如被粘在磁盤、磁帶的讀、寫頭上,輕則出現數據誤差,嚴重的會劃傷盤片,損壞磁頭。
機房內的靜電對人也有明顯的感覺,在靜電電壓超過1kV時,放電過程對人的安全造成威脅。
3.塵埃的影響
空氣中的塵埃粒徑不等,形狀各異,微粒塵埃受外界大氣的作用在空氣中浮游飄移。
對機房影響較大的有礦物性的和塵土纖維性的兩類塵埃。礦物性的固體粉料進入機房,會劃傷電子設備和整機的表面保護層,還會加速精密機械活動部位的磨損,造成故障。塵土纖維性的塵埃,它具有吸濕性,如附著在電子元器件上,能導致金屬材料氧化腐蝕,改變電氣參數,還會使電子元器件散熱不良,絕緣性能下降。
以往盒式磁盤對機房內空氣的含塵量有比較嚴格的要求,目前幾乎均用溫盤替代了盒式磁盤。因為溫盤是把磁頭和盤面均裝配有一個密封的盒子里,因而降低了對機房空氣凈化的潔凈等級要求。
4.有害氣體的影響
機房內的有害氣體來源于室外大氣。例如,在機房場地不遠有冶煉、化工等企業的氣體排放,如二氧化硫(SO2)、硫化氫(H2S)、二氧化氮(NO2)等有害氣體以及地處沿海地區的鹽霧空氣,隨著機房空調的補充新風或機房門窗縫隙的滲透進入機房,將對機房設備產生不同程度的腐蝕作用,嚴重降低計算機和程控交換機設備工作的可靠性和使用壽命。
5.噪聲的影響
機房內有空調系統的通風機及壓縮機運轉的空氣動力噪聲,電子計算機設備運轉產生的擊打聲及機械噪聲,還有些電子器件產生的噪聲,短時間內機房噪聲一般在80dB左右,如果長時間地在71dB~80dB噪聲的環境下工作,能使機房工作人員分散注意力,精神不容易集中,并產生厭煩心理的疲倦感。噪聲不但影響人的身心健康和工作效率,還往往會造成人為的操作事故。
機房專用空調機的組成及型式
機房專用空調機由制冷系統、通風系統、水系統和溫度、濕度自動控制系統以及加濕器、加熱器、過濾器等部件組成。
機房專用空調由風冷冷凝式機組、水冷冷凝式機組、冷凍水機組、乙二醇溶液冷凝式機組和乙二醇溶液制冷機組等型式。
機房專用空調制冷系統中的四大部件可集中組成一體機組,也可將壓縮機與冷凝器分別組成空調機組的室內機和室外機,有的空調機組自身不帶制冷壓縮機,而設有空氣冷卻器。它是由中央空調的冷凍水來提供冷源的。有的空調機組自身帶有制冷壓縮機,另外還配有經濟盤管,三通控制閥利用室外環境溫度來提供資源。