精密空调与舒适空调

APC NetworkAIR 精密空调 与 舒适空调 比较 一、环境要求的区别 二、关键参数的区别 三、费用比较 目录 一、环境要求的区别 机房环境要求-温湿度 机房设计规范GB50174-93《电子计算机机房设计规范》 机房室内温湿度要求： 项目 开机 停机 A级 B级 A级 B级 冬季 夏季 全年 － － 温度 ℃ 20±2 23±2 18-28 5-35 5-35 相对 湿度％ 45-65 40-70 40-70 20-80 温度变 化率℃ <5/h 不得结露 <10/h 不得结露 <5/h 不得结露 <10/h 不得结露 机房环境要求-温湿度控制的必要性 机房温度无法保持恒定 - 造成电子元气件的寿命大大降低 局部温度过热 - 设备突然关机 ——保持温度恒定(控制在22oC,温差1oC之内) 机房湿度过高 - 产生冷凝水，短路 机房湿度过低 - 产生有破坏性的静电 ——保持湿度恒定(控制在50%RH,精度1%RH之内) 22oC 45%RH 24oC 55%RH 2oC,50%RH 21o C 35% RH 6oC,50%RH 27oC 65%RH 人员 舒适环境要求-温湿度 机房环境要求-洁净度 机房设计规范GB50174-93《电子计算机机房设计规范》 机房室内洁净度要求： 每升空气中大于或等于0.5μm的尘粒数应小于18000粒。 重要机房室内洁净度要求： 每升空气中大于或等于0.5μm的尘粒数应小于350粒。 机房环境要求-洁净度控制的必要性 洁净度不足会造成设备内部积累灰尘，导致： •影响设备的冷却效果，容易造成设备局部过热 •灰尘吸附水分产生腐蚀，引起电路板等设备的绝缘性能下降 舒适环境要求-洁净度 一般的舒适环境设计规范《民用建筑空调设计规范》中没有 对空气洁净度的设计有明确规定,只是要求空气洁净度应符 合常规卫生要求。 机房环境综合要求 • 保持温度恒定(控制在温差 1-2oC之内) • 保持湿度恒定(控制在3%~ 5% RH之内) • 空气洁净度 大于等于0.5 微米/升 < 18,000 • 换气次数 / 小时 > 30 • 新风量 30m3 / 人.小时 • 机房正压 > 10 Pa • (电磁干扰)EMI 0.15-1000 MHz < 120 dB • 防火设备及紧急关机 EPO 二、关键参数的设计区别 1、高显热比——显热（冷）量与潜热（冷）量 潜冷量 显冷量 总冷量 显热 显热 显热比= ———— = —————— 总热 显热 + 潜热 1.0 1、高显热比——设计区别 计算机房有 90-100%的显热负荷 (SHR=0.9-1.0)，因此机房空调必须 按高显热比SHR而设计. 一般的办公环境的显热负荷只占总 热负荷的 60-70%(SHR=0.6-0.7)， 因此舒适空调的显热比SHR设计的 比较低. 持续产生1KW显冷量1年耗电费用： 机房空调： （（1KW÷0.9）÷3.3）×365天×24小时×0.8＝2359.6元/KW 舒适空调： （（1KW÷0.65）÷3）×365天×24小时×0.8＝3593.8元/KW 1、高显热比——耗能比较 • 节能：降低空调的运行费用，使空调提供的冷量均用在降低 机房的温度，而不是除去空气中的水蒸气，做无用功 • 稳定机房的湿度，防止过度除湿又加湿的情况出现 1、高显热比——意义 2、高风量——比较 舒适空调的舒适环境要求： 送风速度2m/s,换气次数5~15 次/小时,机房局部过热. 机房环境要求:送风速度8m/s, 换气次数30次/小时 .机房环境 温湿度均匀. 2、高风量——意义 • 保证空气调节的准确度 • 保证洁净度 • 采用大风量和大面积蒸发盘管是实现高显热比的重要 途径 • 通过大风量设计提高出风温度（舒适受限） Q＝M×(h1-h2) 3、高出风温度——比较 项目 机房空调 舒适空调、 运行于设计工况 运行于机房工况 空调运行 室内环境 温度22-24℃ 温度27℃ 温度22-24℃ 湿度50％ 湿度50％ 湿度50％ 出风温度 13-15℃ 10-12℃ 7-9℃ 冷媒蒸发温度 7℃ 7℃ 4-5℃ 3、高出风温度——避免凝露 机房空调的出风温度13-15℃高于22-24℃/45%环境下的露点温度。即在此情况下，机房 空调基本已无除湿功能，显热比在90%以上。 舒适空调在室内温度22-24℃运行时，出风温度为7-9℃，其出风温度与24℃/35％条件下 的露点温度相当，假设机房完全密封，舒适空调在24℃/35%的室内环境下仍在除湿，要么造 成机房湿度过低，满足不了机房要求，使主设备的运行受到静电的威胁；要么加湿、除湿交 替进行的情况，消耗能源，运行费用高 干球温度 相对湿度 绝对湿度g/m3 露点温度 ℃ 22℃ 50％ 9.83 11.25 24℃ 35% 7.76 7.81 24℃ 45% 10.01 11.64 24℃ 50% 11.11 13.20 25℃ 50% 11.73 14.06 26℃ 50% 12.39 15.00 27℃ 50% 13.07 15.94 3、高出风温度——焓湿图 等相对湿度线 等温线 等含湿量线 等焓线 含湿量d（g/Kg） 湿空气焓湿图 大气压:101325Pa 3、高出风温度——意义 • 提高显热比 • 避免过度除湿 • 避免空调机组出风时携带雾滴对近端设备造成影响。 4、高可靠性设计——寿命比较 项目 机房空调 舒适空调 设计工况参数 机房工况参数 设计寿命 10年 8年 工作模式 365×24 120×8 365×24 连续运行寿命比较 10年 <3年 4、高可靠性设计——运行比较 舒适空调在机房条件中使用: •由于其室内实际运行的条件偏离了其最初设计点 ——造成蒸发温度下降，能效比低。 •由于其节流部件使用的是毛细管，而不是膨胀阀 ——无法主动调节制冷系统的压力和流量，系统在偏离最 佳设计点运行（流量过大时，流动阻力增加，导致压缩机 排气压力过高，吸气压力过低，系统效率下降。蒸发温度 和压力降低） •空调的效率和使用寿命均有较大的影响。 4、高可靠性设计——设计比较 项目 机房空调 舒适空调 结 构 件 室内 框架钢结构，经过耐腐蚀处理 塑料件为主，老化破损变色 室外 耐腐蚀铝合金，适应各种环境 钢板喷涂件，易老化生锈 换热器 铜管翅片式 铜管翅片式 节流部件 热平衡膨胀阀 毛细管 风机 采用合金材料风扇 塑料风扇，易破损 控制系统 先进的微电脑控制系统，全面的 告警功能，方便的维护界面 控制功能简单，告警功能少 压缩机 涡旋式、半封闭活塞式，原装进 口 涡旋式、转子式。基本为国 产 机房空调验证周期长，采用可维护设计，各种保护和告警设置完善，充分考虑全 年连续运行。 舒适空调一般1-2年就能完成一款新机型，测试验证不充分，空调控制系统对异 常保护和告警设置不完善，问题不能及时发现和排除，可靠性低，可维护性差。 5、高精度设计 A 、控制手段和 舒适空调采用比例控制方法，易造成温度变化率大，控制精度 低 机房空调采用PID（比例、微分、积分）控制方法，控制精度 高 B、风量 空调大风量有利于机房温度场的均匀分布，能更精确的控制温 度和防止局部过热情况的出现 C、湿度 舒适空调只具备除湿功能，容易造成湿度过低现象。与加湿器 配合，会造成加湿与除湿同时快速进行的现象，无法精确控制。 机房空调采用加湿器与再热器配合保证 D、洁净度 舒适空调无法保障。机房空调采用大风量和标准过滤网保证 6、高室外温度适应性设计 机房空调在冬季运行时,采用可调速冷凝风 扇和带储液罐冷凝器等方法，保持冷凝压 力，适应各类室外温度变化的要求，在室 外-35oC时仍能保证空调24小时正常制冷工 作。允许室外温度-35℃－+42℃。 舒适空调在冬季运行时,室外温度低,冷凝压 力降低,蒸发压力也随之下降,蒸发温度低,产 生蒸发器低温保护,同时空气处理时过度除湿, 蒸发器容易结霜,导致机组不能正常工作。而 且制冷剂循环流量减小,制冷量下降,使机房不 能正常散热。允许室外温度-5℃－38℃。 7、来电自启动设计 机房空调断电后，机组停止运行，发 告警信号至监控中心，市电恢复，机 组自动恢复运行。 舒适空调断电后，机组停止运行， 无告警信号，机房升温过热，市电 恢复需维护人员及时手动开机，否 则影响机房正常运行。 机房空调设计要求 • 为重要电子环境的需要而设计制造 • 全年运行（全年在线式工作 24 小时 / 365 天；冗余备份） • 高效率 • 机房控制 （温度、湿度、空气洁净度控制；气流组织合理） • 再热器 （在机组进行除湿的过程中保持机房温度） • 加湿器 （在干燥的季节保持机房的湿度） • 空气过滤器 - 采用ASHRAE 20%（0.5 微米 / 升< 18,000） • 风机部分 - 单位制冷量匹配的送风量比舒适空调多50% • 微处理控制器 （报警显示、远程通讯功能） • 断电自动恢复，延时启动 普通空调 精密空调 热密度(W/平方米) 100-150 300-800 环境调节要素 显热比 0.6-0.7 ~0.9 运行温度范围 -5o～38oC -35o～42oC 温度控制精度 21o-27oC 22o-24oC 换气能力(次/小时) 5-15 30-60 空气过滤 简单 ASHRAE20%+ 出风温度 7-9oC 13-15oC 对特别功能的要求 再热器 - 提供 加湿器 - 提供 集中监控能力 -/+ 提供 运行时间(每) 1000-2500 8760 使用寿命 3~4年 >8年 断电自动恢复 -/+ 自动恢复 备份 -/+ N+1/N+2 耗能 0．9 0．6 • 舒适空调显热比低 • 舒适空调风量低 • 舒适空调出风温度低 • 舒适空调室外运行环境适应性低 • 舒适空调温度调节精度过低 • 舒适空调无湿度控制功能 • 舒适空调设计寿命短 • 舒适空调可维护量差 结论：舒适空调不 适合机房应用 机房空调与舒适空调比较 三、费用比较 费用组成 1、空调设备投资费用：指空调系统的设备采购费用。 2、空调设备运行费用：指空调系统日常运行所消耗的电量 费用。 3、空调设备维护费用：指空调设备日常的维护费用。 4、空调设备管理费用：指空调设备为配合通信机房运行需 要，所需要的日常管理费用，包括管理费用。 模拟比较前提 机房内环境温度24℃，湿度50％RH，室外环境温度为35℃的标准 机房环境。以总制冷量需求60KW左右的机房空调系统为例做计 算依据。电价假设为0.8元/KW.H 机房机房空调60KW左右的空调机组，采用两台30KW左右冷量的 机房空调。 舒适空调以5匹柜机为计算依据，60KW冷量大约需要5台柜机， 但是由于舒适空调送风量小，显热比低，机外余压小，送风距离 短，而机房内由于设备发热密度比较大，同时要求温度的变化梯 度小，因此为达到有效控制温度目的，采用舒适空调必须增大冷 量和送风量，考虑这个因素，总共使用7台舒适空调。 运行费用比较 （1）产生1KW显冷量1年耗电费用： 机房空调： （（1KW÷0.9）÷3.3）×365天×24小时×0.8＝2359.6元/KW 舒适空调： （（1KW÷0.65）÷3）×365天×24小时×0.8＝3593.8元/KW （2）产生54KW显冷量1年耗电费用： 机房空调：54KW×2359.6元/KW＝127418元 舒适空调：54KW×3593.8元/KW＝194067元 （3）54KW显冷量一年耗电费用对比: 舒适空调消耗电能费用与机房空调消耗费用比较： 194067－127418＝66649元 66649÷127418＝52％ 结论：提供54KW相同显冷量，舒适空调耗电量比机房机房空调每年 多消耗66649元，需要增加52％运行费用。 维护费用与管理费用比较 维护费用包括： 1、人工费用：机房空调与舒适空调比例为2000：3000 2、维修费用：机房空调与舒适空调比例为1000：2000 3、备品费用：机房空调与舒适空调比例为1100：0 总结：每年机房空调与舒适空调费用为比例为4100：5000 管理费用概念：机房机房空调系统具有智能化的控制系统，降低维 护人员的巡检次数，极大的降低了管理费用。 费用比较 0 50 100 150 200 250 300 初 投 资 1年 2年 3年 4年 5年 6年 7年 8年 9年 10 年 舒适空 调 精密空 调 精密空 调 舒适空 调 空调系统 设备 投资 运行 费用 维护 费用 管理 费用 综合 费用 机房空调 高 低 低 低 低 舒适空调 低 高 高 高 高