摘 要：本文提出通過局域網備份模式及局域網熱負荷冗余模式下對精密空調進行合理配置的方案很好的解決了這一難點。

關鍵詞：精密空調；備份；輪流切換

中圖分類號：TP308

隨著現(xiàn)代辦公越來越依賴計算機設備，快速發(fā)展的機房類設備服務器、交換機、光端機等計算機設備以及不間斷電源UPS等，這些設備會以傳熱、對流、輻射的方式向機房內散發(fā)熱量，這些熱量會造成機房內溫度的升高。早期機房使用的舒適性空調機，常常出現(xiàn)由于環(huán)境溫濕度參數(shù)控制不當而造成機房設備運行不穩(wěn)定、數(shù)據傳輸受干擾、出現(xiàn)靜電等問題。根據國標GB2887-89計算機站場地技術條件中4.4.1.3條規(guī)定開機時機房內的環(huán)境溫度、濕度標準，其中環(huán)境溫度為：A級22±2℃，環(huán)境濕度為：A級45%～65%，因此對機房空調的配置有著較高的要求。為保障機房環(huán)境始終保持在正常溫濕度范圍以使服務器等機房設備運行穩(wěn)定并提高空調使用壽命并減少空調故障率成為機房管理的難點。如果機房里的濕度過濕或者過于干燥，對于機房的電子設備的影響極為不利，在這種背景下，精密空調便應運而生，為機房設備安全穩(wěn)定運行提供有力保障。

1 機房需要使用精密空調的原因

1.1 全年制冷。由于機房的發(fā)熱量很大，并且服務器，小型機對環(huán)境溫濕度要求比較嚴格，通過對機房管理發(fā)現(xiàn)當機房溫度高于45℃時，會有50%以上的服務器出現(xiàn)宕機、內存報錯等現(xiàn)象，故需要全年制冷。

1.2 高顯熱比。顯熱比是顯冷量與總冷量的比值?？照{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(qū)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(shù)，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積累，對設備存在較大安全隱患。

1.3 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，COP最大可以達到5.6。整機的能效比達到3.0以上。

1.4 高精度設計。機房精密空調不僅對溫度可以調節(jié)，也可以對濕度可以調節(jié)，并且精度較高。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(xiàn)差錯，國標GB2887-89計算機站場地技術條件中4.4.1.3條規(guī)定開機時機房內的環(huán)境溫度、濕度標準，其中環(huán)境溫度為：A級22±2℃，環(huán)境濕度為：A級45%～65%，因此對空調的配置有著較高的要求。

1.5 高可靠性。一個機房最注重的就是可靠性。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(yōu)秀的控制系統(tǒng)。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(tǒng)。

2 技術方案

由于機房精密空調需一年365天24小時長期運行超過10年以上，使用期間不可避免會產生一些故障可能需停機檢修，這樣將不能保障機房環(huán)境溫度，在空調故障停機后至修復前期間內房間溫度過高可能會導致服務器等機房設備運行不穩(wěn)定甚至宕機。

為解決這一問題，最好的解決方案是作N+X備份冗余。這樣當正在運行的主機空調故障停機時，有備份空調運行可以保障機房環(huán)境溫濕度始終保持在正常范圍內，以保障機房服務器等設備穩(wěn)定運行。但機房空調作N+X備份后，如果主機長年運行而備份機卻長年停機備份，這是明顯的機組運行時間分配不合理。這樣可能導致長期運行的主機縮短使用壽命，而長期停機備份的空調也可能由于長期沒使用運行而造成內部冷凍潤滑油沉積凝固甚至變質從而造成壓縮機損壞，同時由于長期放置不使用也可能會造成例如室外機風扇軸承等部件生銹等問題。

為解決空調機組運行時間分配不合理問題其解決方案是所有空調機組并機輪流運行。通過先進的空調主控板時間分析控制系統(tǒng)控制每臺空調機組輪流運行，可有效提高空調機組使用壽命并減少故障。

但是空調機組并機輪流運行后，如果輪流切換時間過短，可能造成空調機組啟動停止太過頻繁從而影響空調使用壽命并造成能耗的增加；如果輪流切換時間過長，又會引起上述由于停機時間過長而引起的一系列問題。經過經驗研究，建議空調機組輪流切換時間設定為一個星期。這樣可有效避免空調機組啟動停止太過頻繁并避免備份機組停機時間過長。

綜上所述，為保障機房環(huán)境始終保持在正常溫濕度范圍以使服務器等機房設備運行穩(wěn)定，設計選用精密空調時需作N+X備份冗余；同時為了當運行中空調主機產生故障時能及時馬上自動啟動備用空調運行以保障機房溫濕度在正常范圍，需把所有空調并機運行。并且先進的控制系統(tǒng)可合理平均分配每臺空調各功能模塊的運行時間，以提高空調使用壽命并減少故障率。

2.1 具體實施步驟

2.1.1 局域網備份。（1）采用局域網N+1備份功能降低機組的運行成本，當一臺機組可以滿足機房中溫度要求時，只需開啟一臺空調機組，達到降低運行成本的目的并設定各個機組自動切換工作的間隔時間，到達設定的時間后（建議是168小時），正在工作的機組自動停機，同時停止工作的機組自動開機，可以使得在同一個局域網中的所有機組在一定的時間內工作時間基本相同，避免傳統(tǒng)的主用，備用機組工作方式所產生的主用機組一直工作，而備用機組不工作的情況，實現(xiàn)按管理人員策略部署系統(tǒng)全自動化運行切換，延長所有機組的使用壽命；（2）主、備用機組產生警報時自動切換工作功能：當正在工作的機組產生警報時，備用機組自動啟動，同時故障機組的控制器操作面板產生警報提示，并通過環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)通知維護人員對警報機組進行維護，警報條件解除后，系統(tǒng)內的機組恢復原始（警報產生前）的工作狀態(tài)。

2.1.2 局域網熱負荷冗余。當出現(xiàn)負荷峰值時，即房間內負荷熱量增加，超過A類機房所規(guī)定的溫濕度筏值時，并且所有正在工作的機組不足以提供相應的冷量時，停止工作的備用機組將自動啟動來維持室內的熱負荷要求，以室內條件達到溫度22±2℃，環(huán)境濕度為：45%～65%時，備用機組停止工作恢復備用機組狀態(tài)。使用該工作模式，可在機房始初化制冷量配置時，不需要選擇到最大的峰值負荷，因為峰值負荷出現(xiàn)的時間教短，而當出現(xiàn)峰值負荷，備用機組又可以自動啟動以滿足室內熱負荷的要求。

在局域網的溫度采樣中，有平均值取樣和本地取樣兩種模式：本地取樣即每臺空調根據自身的溫濕度傳感器作為控制基準點而控制，平均取樣方式是將所有環(huán)境監(jiān)控溫濕度采樣值的平均值作為參考溫濕度，所有空調都是根據同一平均值來控制。采用平均值取樣的控制方式，可避免機組之間的反向功能運行，如一臺機組運行加濕功能，另一臺機組運行除濕功能，保證了局域網中所有機組都按同一模式運行，消除了能源浪費的潛在可能。

3 實施案例

以STULZ精密空調為例每臺機組都帶C7000控制器，只需使用一根雙絞屏蔽線，2臺空調并機作一主一備運行操作說明如下：（1）用一根雙絞屏蔽線將2臺空調IOC板58，59端口進行串聯(lián)通訊，并分別設定1號機和2號機地址；（2）待2臺空調自動檢索聯(lián)機握手通訊正常后，將其中一臺空調設置為備用機，并設定2臺空調輪動切換時間為168小時；（3）設定各種故障報警切換備機啟動。如高壓故障、低壓故障、溫度過高、濕度過低等報警將切換備機啟動運行。

參考文獻：

[1]陳宏慶，張飛碧，袁得，李惠君.智能弱電工程設計與應用[M]，北京：機械工業(yè)出版社，2013.

作者簡介：楊振宇（1980.02-），男，畢業(yè)于日本九州共立大學，碩士，2009年獲得中級職稱，研究方向：大規(guī)模集成電路布局、企業(yè)安防監(jiān)控平臺改造、項目管理。

作者單位：廣西中煙工業(yè)有限責任公司 信息中心，南寧 530001