文｜國(guó)網(wǎng)信息通信有限公司 郭向東 金廣祥

機(jī)房精密空調(diào)是一種專門為數(shù)據(jù)中心機(jī)房提供恒溫恒濕環(huán)境的空調(diào)設(shè)備，這類空調(diào)主要以工藝過程為對(duì)象，著眼于制造滿足工藝過程所要求的室內(nèi)氣候環(huán)境，同時(shí)盡量兼顧人體的舒適要求。它的特點(diǎn)是風(fēng)量大、出風(fēng)溫度高，對(duì)環(huán)境控制精密程度較高。如信息機(jī)房、程控交換機(jī)房等設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境需專用的空調(diào)。因此，在選配機(jī)房精密空調(diào)和安裝工藝上都有很高的要求。

1 機(jī)房精密空調(diào)設(shè)計(jì)實(shí)例

（1）項(xiàng)目概述

本項(xiàng)目中新建機(jī)房位于辦公樓第16層，空調(diào)室外機(jī)置于24層樓頂。機(jī)房總面積為1300m2，分為主機(jī)房、監(jiān)控室、配電室和鋼瓶間等，其中主機(jī)房800m2采用機(jī)房精密空調(diào)，其他房間采用舒適性空調(diào)。由于大樓沒有集中冷卻設(shè)備，決定采用風(fēng)冷直接蒸發(fā)冷卻式恒溫恒濕空調(diào)。機(jī)房精密空調(diào)是需要全年制冷的，所以一般只計(jì)算機(jī)房的冷負(fù)荷，而無需計(jì)算機(jī)房的熱負(fù)荷。

（2）冷負(fù)荷計(jì)算方法

針對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的特點(diǎn)，計(jì)算冷負(fù)荷時(shí)采用如下公式：Q=Qj+Qs（+Qx）。

其中：Q為機(jī)房總冷負(fù)荷（kW）；Qj為機(jī)房所在的建筑物的冷負(fù)荷（kW）；Qs為機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備冷負(fù)荷（kW）；Qx為機(jī)房?jī)?nèi)的新風(fēng)冷負(fù)荷（kW），因?yàn)楸緳C(jī)房?jī)?nèi)的新風(fēng)系統(tǒng)是經(jīng)過預(yù)處理的，所以此項(xiàng)未計(jì)算在內(nèi)。

計(jì)算Qj時(shí)，按照辦公樓的類型來進(jìn)行概算，辦公樓（全部）一般取值為95～115W/m2。針對(duì)本項(xiàng)目，因?yàn)闄C(jī)房在16層，屬于大樓的中間層，窗戶數(shù)量比較多，按照辦公樓中間偏高值考慮，因此取110W/m2。

計(jì)算Qs時(shí)主要根據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備的發(fā)熱量，按照機(jī)房滿配機(jī)柜數(shù)量來計(jì)算設(shè)備發(fā)熱量，計(jì)算公式：Qs=Pj×n×ξ。

其中：Qs為機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備冷負(fù)荷（kW）；Pj為每個(gè)機(jī)柜的耗電量（kW）；n為機(jī)柜數(shù)量；ξ為設(shè)備的散熱系數(shù)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為0.9～1，如服務(wù)器、路由器等，交換設(shè)備、計(jì)算設(shè)備為0.7～0.8，如交換機(jī)、小型機(jī)等，電腦為0.5～0.6。針對(duì)本機(jī)房，ξ取1。

冷負(fù)荷具體計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1

（3）空調(diào)選型配置

經(jīng)過以上計(jì)算，得出機(jī)房的冷負(fù)荷，并根據(jù)冷負(fù)荷進(jìn)行選型。一般來說，由于機(jī)房屬于關(guān)鍵部門，所以基本配置按n+1（n≤4）或n+2（4＜n≤8）配置，其中n值以4為界限，確定備用機(jī)是1臺(tái)或2臺(tái)，空調(diào)制冷設(shè)備應(yīng)留有15%～20%的余量。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，選用某品牌的機(jī)房精密空調(diào)，風(fēng)冷下送風(fēng)型，單機(jī)顯制冷量為80kW，風(fēng)量為25000m3/h，機(jī)房為8用2備，總制冷量為640kW，大于總冷負(fù)荷計(jì)算值。精密空調(diào)選用雙壓縮機(jī)機(jī)型，可以使溫度變化梯度更小，溫度精度更高，同時(shí)獨(dú)立的雙制冷循環(huán)，提高了設(shè)備的可靠性。

（4）機(jī)房空調(diào)驗(yàn)算

根據(jù)冷負(fù)荷選配機(jī)型后，需要用機(jī)房?jī)?nèi)的換氣次數(shù)來驗(yàn)算一下，這樣做的原因是：機(jī)房精密空調(diào)與舒適性空調(diào)相比，具有大風(fēng)量、小焓差的特點(diǎn)，在制冷量滿足機(jī)房要求的前提下，應(yīng)保證足夠的風(fēng)量，才能使空調(diào)設(shè)備工作在設(shè)定點(diǎn)上，同時(shí)可以從硬件上保證溫度精度，防止超差。一般要求機(jī)房?jī)?nèi)的換氣次數(shù)應(yīng)不低于40次/hr，經(jīng)測(cè)算本項(xiàng)目中機(jī)房?jī)?nèi)的換氣次數(shù)為69次/hr。

（5）選配冷凝器

工廠給定的標(biāo)準(zhǔn)配置的冷凝器是按照室外環(huán)境溫度為35℃選配的，由于北京地區(qū)夏季氣溫較高，用戶選配的冷凝器都是按照室外環(huán)境溫度40℃選配的，選配的具體型號(hào)是根據(jù)設(shè)備廠家提供的數(shù)據(jù)表得來的。

2 施工要點(diǎn)

空調(diào)產(chǎn)品的安裝質(zhì)量，對(duì)于空調(diào)設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間可靠運(yùn)行有著非常重要的意義。而機(jī)房精密空調(diào)涉及的方面又比較廣泛，包括有搬運(yùn)、設(shè)備就位、制冷管路的焊接、上下水管路和電力等多方面。

（1）室內(nèi)、外機(jī)的位置

空調(diào)室內(nèi)機(jī)通常擺放在機(jī)房的短邊一側(cè)，而且送風(fēng)方向還要與地板下線槽和機(jī)柜平行，這樣有利于空調(diào)的送風(fēng)。本項(xiàng)目中空調(diào)擺放在機(jī)房的兩端，機(jī)柜與氣流方向平行?？照{(diào)支架采用角鋼制成，并安裝有導(dǎo)流板，同時(shí)為防止氣流干擾，支架的兩端也用鋼板全部封閉，支架用膨脹螺栓與地面固定，空調(diào)機(jī)組與支架之間墊有10mm厚減震橡膠?？照{(diào)室外機(jī)（風(fēng)冷冷凝器）放置在安全和易于維護(hù)的地方，它可水平或垂直安裝，冷凝器之間應(yīng)保證有一定的間距。根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際情況，室外機(jī)放置在24層樓頂，水平放置，冷凝器風(fēng)口向上進(jìn)行散熱。

（2）制冷管路

每臺(tái)空調(diào)有4根銅管（雙壓縮機(jī)），分別為兩根汽管和兩根液管，都屬于高壓管路。銅管之間采用乙炔焊接的方式，當(dāng)銅管對(duì)接時(shí)，采用漲口的方式。相比使用直接接頭的方式減少了一個(gè)焊口，也就是說減少了泄漏的幾率。

（3）上下水

機(jī)房空調(diào)內(nèi)有加濕器，需要連接上下水管道。如有條件，空調(diào)的上水最好取自軟化水，以防止結(jié)垢。下水管路不能直接排到室外，不然容易產(chǎn)生凍堵，同時(shí)下水管的水平段要有坡度，并在空調(diào)下部加裝U型彎頭。本項(xiàng)目的上水管來自同層機(jī)房旁邊的洗手間，下水管路連接到下一層的洗手間內(nèi)。

（4）銅管內(nèi)部的潔凈處理

為了保證銅管內(nèi)壁是潔凈的，通常需要在焊接銅管前，用酒精和絲綢、鉛絲清洗銅管內(nèi)壁，去除油污。在焊接時(shí)用水冷卻焊口，以便讓銅管內(nèi)壁的氧化皮脫落。銅管焊接完畢后，要用干燥氮?dú)膺M(jìn)行吹洗。但是在實(shí)際工作中，這些做法不容易檢測(cè)，而且效果并不好。針對(duì)這種情況，在本工程中使用干洗劑的方法，即用水泵將干洗劑（如R11）通入已焊接好的銅管系統(tǒng)先進(jìn)行液體清洗，然后再用氮?dú)獯迪?。R11的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為23.7℃，所以不用擔(dān)心會(huì)有液體留存在管路中，等到開機(jī)調(diào)試抽真空時(shí)，留存的R11都會(huì)以氣體形式抽出。這種方法從根本上解決了銅管內(nèi)部的清潔問題，減少了工人的工作量，效果顯著。

3 技術(shù)疑難

（1）長(zhǎng)制冷管路

本機(jī)房中水平和垂直方向的制冷管路最長(zhǎng)超過了100m，屬于長(zhǎng)制冷管路范圍。對(duì)于長(zhǎng)制冷管路，最關(guān)鍵的問題是制冷量是否衰減，在本工程中根據(jù)實(shí)際情況，采取的辦法是加大制冷管路的管徑來降低阻力，減少損耗。工廠推薦的銅管直徑為16mm（液管）和19mm（汽管），其中大部分的阻力來自汽管，所以加大管徑至19mm（液管）和28mm（汽管），有效降低了管路沿程阻力，開機(jī)調(diào)試時(shí)壓縮機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)都合格，制冷量沒有衰減。

（2）室內(nèi)外機(jī)高度差

幾乎所有的安裝工程都面臨制冷管路超長(zhǎng)、空調(diào)室內(nèi)外機(jī)超高的問題。一般來講，對(duì)于室內(nèi)外機(jī)的高差應(yīng)為“寧高不低”，這是由機(jī)房精密空調(diào)的構(gòu)造和特性決定的。機(jī)房精密空調(diào)的主機(jī)在室內(nèi)，室外機(jī)僅僅為一個(gè)冷凝器，連接銅管均為高壓管，一根為汽管，流向室外機(jī)，一根為液管，流向室內(nèi)機(jī)。當(dāng)室外機(jī)在上部時(shí)，汽管為上升管，液管為下落管，只需解決向上輸送氣體的問題就可以了，而當(dāng)室外機(jī)在下部時(shí)，汽管為下落管，液管成為了上升管，對(duì)于壓縮機(jī)來講，要將液體從低處吸上來，是比較困難的。針對(duì)本項(xiàng)目，室外機(jī)比空調(diào)主機(jī)高25m，采用的做法是在垂直汽管上每隔5m做一個(gè)U型彎，它是通過兩個(gè)90°彎頭實(shí)現(xiàn)的，目的是將垂直管臂上的潤(rùn)滑油存在油彎內(nèi)，等壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)由氣體帶動(dòng)進(jìn)入冷凝器，另外，在室外機(jī)的汽管根部加裝了一個(gè)單向閥，為的是避免冷凝器內(nèi)的制冷劑在設(shè)備停機(jī)時(shí)回灌進(jìn)壓縮機(jī)排氣管內(nèi)。總之，所有做法的目的，都是為了當(dāng)壓縮機(jī)再啟動(dòng)時(shí)，排氣管內(nèi)不會(huì)被液體（制冷劑和潤(rùn)滑油）堵住，使得壓縮機(jī)可以正常工作。

4 問題及解決方案

本機(jī)房自2009年投入運(yùn)行以來，機(jī)房精密空調(diào)運(yùn)行狀況良好，沒有出現(xiàn)重大問題。但由于其他空調(diào)室外機(jī)的逐漸增多，原本就略顯擁擠的場(chǎng)地安裝了大量的空調(diào)室外機(jī)，造成散熱不暢的問題，在夏季造成多次高壓報(bào)警，引起精密空調(diào)停機(jī)的問題。同時(shí)，與之相對(duì)應(yīng)在冬季時(shí)也發(fā)生過低壓報(bào)警的問題。

空調(diào)壓縮機(jī)工作時(shí)，低溫低壓的氣態(tài)制冷劑被壓縮機(jī)吸入后加壓變成高溫高壓的氣態(tài)制冷劑，高溫高壓的氣態(tài)制冷劑在室外進(jìn)行熱交換時(shí)放熱變成中溫高壓的液體，中溫高壓的液體再經(jīng)過節(jié)流部件節(jié)流降壓后變成低溫低壓的液體，低溫低壓的液態(tài)制冷劑在室內(nèi)進(jìn)行熱交換時(shí)吸熱蒸發(fā)后變成低溫低壓的氣體，然后進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮，往復(fù)循環(huán)。在夏季天氣炎熱時(shí)，從壓縮機(jī)出來的高溫高壓氣態(tài)制冷劑由于室外冷凝器散熱不足，氣態(tài)制冷劑無法全部相變?yōu)橹袦馗邏旱囊后w，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)高壓氣體積聚，引起高壓報(bào)警。

針對(duì)本機(jī)房所產(chǎn)生的高壓報(bào)警，建議采取兩個(gè)解決方案。其一是從空調(diào)中抽出多余制冷劑，調(diào)節(jié)高壓在合理范圍內(nèi)。但這個(gè)方案在冬季氣溫低時(shí)，空調(diào)又會(huì)產(chǎn)生低壓報(bào)警，此時(shí)又需要向空調(diào)補(bǔ)充制冷劑，因此，每年的夏季、冬季都需要向空調(diào)抽出和補(bǔ)充制冷劑，這就增加了人工維護(hù)成本，而且這種辦法大都是在故障發(fā)生后采取的措施，增加了IT設(shè)備宕機(jī)的危險(xiǎn)。其二是針對(duì)空調(diào)室外機(jī)散熱不暢的問題，利用自來水給室外機(jī)降溫，將水加壓形成水霧給室外機(jī)降溫。通過增加一些傳感器，可以將該裝置設(shè)為自動(dòng)模式，保證了空調(diào)不會(huì)出現(xiàn)高壓報(bào)警的故障。其三是要定期清洗室外機(jī)，尤其是每年春季飄柳絮之后，要及時(shí)清洗表面灰塵及臟物。精密空調(diào)空氣過濾網(wǎng)也要及時(shí)更換，過濾網(wǎng)太臟易產(chǎn)生低壓告警。