XXX机房精密空调
设 计 方 案
2011年1月
日
15目 录
第一章 项目概述 ....................................................................................................... 1 第二章 设计依据 ....................................................................................................... 2
1.1 2 3
精密空调设计标准.................................................................................... 2
设计依据............................................................................................................ 2 设计原理............................................................................................................ 3 3.1
舒适性空调与机房专用空调区别............................................................ 3
第三章 精密空调设计 ............................................................................................... 7 1 2 3 4
精确总热负荷的计算........................................................................................ 7 机房热负荷估算法依据.................................................................................... 8 机房热负荷估算法依据.................................................... 错误!未定义书签。 空调室内室外机位置建议................................................ 错误!未定义书签。
第四章 艾默生机房精密空调介绍 ......................................................................... 10 1 2 3 4
PEX系列描述 ................................................................................................. 10 PEX机组的特点 ............................................................................................. 11 PEX机组的设计 ............................................................................................. 12 PEX P1025F技术参数 .................................................................................... 14
第五章 精密空调配置表 ........................................................... 错误!未定义书签。
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第一章 项目概述
XXV机房层高3米，地板下高度30厘米。根据及计算机机房设计国家标准，需要通过精密空调来实现对环境温度、湿度的调节，为计算机及网络设备的稳定运行提供优良的环境。
空调安装位置预留第二台精密空调位置。目前机房内UPS的容量为20KVA，准备采用下送风方式。
机房平面布置图如下：
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第二章 设计依据
1.1 精密空调设计标准
计算中心机房属于大型重要的计算机中心。机房内有严格的温、湿度要求，机房内按国标GB2887-89《计算机场地安全要求》的规定配置空调设备：
级别 项目 相对湿度 温度变化率 夏季 222C 45%~65% 5C/h并不得结露 A级 冬季 202C 同时，主机房区的噪声声压级小于68分贝 主机房内要维持正压，与室外压差大于9.8帕 送风速度不小于3米/秒
在表态条件下，主机房内大于0.5微米的尘埃不大于18000粒/升 为使机房能达到上述要求，应采用精密空调机组才能满足要求。
2 设计依据
1.GB2887-89《计算机场地技术条件》； 2.YD／T585-1999《通信用配电设备》； 3.YD5040-97《通信电源设备安装设计规范》；
4.YD/T 1051-2000《通信局（站）电源系统总技术要求》；
5.YD/T 1104-2001《通信用开关电源系统监控技术要求和试验方法》； 6. YD/T 1095一2000《信息技术设备用不间断电源通用技术条件》； 7. GB 50174-2008《电子信息系统机房设计规范》；
8. CECS72：97《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》； 9. CECS89：97《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》；
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3 设计原理
3.1 舒适性空调与机房专用空调区别
目前机房应用舒适性空调发生和发现的主要问题如下：
由温度异常引起的设备故障较多。 1、 因湿度及洁净度引起的设备故障较多。 2、 维护量大。
原因在于舒适性空调的设计及其能达到的标准不适合机房对温湿度的要求。机房对温湿度要求较高，具体内容如下：
1、 保持温度恒定(控制在温差1-2C之内)。 2、 保持湿度恒定(控制在3%~5% RH之内)。 3、 空气洁净度0.5微米/升<18,000。 4、 换气次数/小时>30。 5、 机房正压>10Pa。
6、 空调设备具备远程监控及来电自启动功能。
因为舒适性空调无法彻底实现以上6个功能。故障的原因及结果如下： 1. 机房温度无法保持恒定-会造成电子元气件的寿命大大降低。 2. 局部环境过热–导致设备突然关机。
3. 机房湿度过高-会产生冷凝水，导致微电路局部短路。 4. 机房湿度过低-会产生有破坏性的静电，导致设备运行失常。 5. 洁净度不够-交换数据错误，导致机组部件过热。
只有在机房应用机房专用精密空调，才能通过环境调节上彻底解决以上问题，保证不留任何隐患。
从原理上看，舒适性空调在设计上与精密空调的差异如下表：
热密度(W/平方米) 环境调节要素 显热比 0.6-0.7 0.9-1.0 普通空调 100-150 精密空调 500-800 3
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运行温度范围 控制温度精度 换气能力(次/小时) 空气过滤 出风温度 对特别功能的要求 再热器 加湿器 集中监控能力 运行时间(每年) 使用寿命 断电自动恢复 备份 耗能比例 -5C-35C 21C-27C 5-15 简单 6-8C -40C-42C 22C-24C 30-60 ASHRAE20%+ 10-14C 没有 没有 没有 1000-2500 2~3年 无 无 1.5 提供 提供 提供 8760 >8年 断电可自动恢复 N+1/N+2 1 其具体体现的问题如下： 1、舒适性空调出风温度过低
舒适性空调的设计为小风量、大焓差。出风温度设计在6-8oC ，换气次数设计在10-15次。精密空调的设计为大风量、小焓差。出风温度设计在10-14oC ，换气次数设计在30-60次。舒适性空调出风温度为6-8oC ，而在湿度大于等于50%的时候，8oC为露点，就是说空气中的水蒸气在此温度下会凝结成水滴。尤其对靠近空调出风处的设备局部极其不利，会导致微电路短路。舒适性空调在不考虑湿度对设备影响的前提下，对近端设备可以有效降温，但由于换气能力及风量不足，导致换气次数不够，即对距离出风口较远的设备无法起到降温作用。精密空调在出风温度设计上避免了“露点问题”，并通过大风量（换气次数最小设计为30次，即每2分钟将机房空气有效过滤一次）的设计解决了机房整体降温问题。
2、舒适性空调在-5oC以下即无法运行
舒适性空调在设计理念上只是在夏季发挥降温功能，其夏冬两季蒸发器、冷凝器功能互换的设计决定了——室外温度在-5oC及以下时，即无法进行空气调节
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——无法降温和升温！而标准机房的特点是发热量大，其空调即使在冬季也要具备降温功能！精密空调的设计严格适应各类室外温度变化的要求，-40oC到+45oC趋间保证空调24小时正常工作，包括降温和升温。 3、舒适性空调温度调节精度过低
舒适性空调温度调节精度为6oC。从风量及出风问题上考虑，仅仅保障近端设备处的温度。温度的波动对设备稳定运行极其不利。精密空调温度调节精度为1oC。感应点为整个机房，温度无波动。 4、舒适性空调没有湿度控制功能
舒适性空调无法进行湿度控制。既没有加湿设备，也无法有效除湿。湿度过高产生的水滴及湿度过低产生的静电对设备运行都极其不利。精密空调的重要控制因数为湿度，可以达到1%的控制精度，湿度无波动。 5、舒适性空调设计寿命短
精密空调（如LIEBERT）的设计寿命为10年（在中国，LIEBERT已经出现15年仍然正常运行的案例），运行要求为全年365天，每天24小时。目前已经有一些舒适性空调厂家标称设计寿命超过5年，然而其计算方法为每年应用1-3个季度，每天运行不超过8小时，根据精密空调设计寿命的计算方法要求，其设计寿命绝对不超过2年。
6、舒适性空调基本没有空气过滤能力
舒适性空调只具备简单的过滤功能，不提供过滤网备件，一般在应用1-2个月后即无过滤功能。精密空调严格按照0.5 微米/升<18,000(B级)设计，配合以每小时30次的风量循环，保障机房洁净。机房洁净对设备运行非常重要。 7、舒适性空调维护量大
对舒适性空调而言，客户必须组织专门的队伍进行维护，维护量及维护成本高。精密空调的设计针对“免维护”，其维护量只集中在机组自动提示的过滤网更换及加湿罐清理等简单工作，无须专业的维护队伍。维护部门倾向于使用精密空调。
8、舒适性空调综合成本高
① 从一次性购买成本上看，如果使用舒适性空调，达到相同制冷量精密空调的价格是舒适性空调的2倍左右，但考虑使用寿命——精密空调的使用
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寿命空调是舒适性空调的2-4倍，也就是说，在10年时间里，我们可以只应用1批精密空调，而不是应用2批甚至3批舒适性空调。
② 从运行成本上看，在发挥同样制冷效果的前提下，舒适性空调的耗电量是精密空调耗电量的1.5倍。
③ 从维护成本上看。在发挥同样制冷效果的前提下，舒适性空调的维护量是精密空调维护量的2倍。
根据以上3种计算，从成本角度考虑，选择精密空调可以节省大量的投资、运行成本、维护成本。
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第三章 精密空调设计
1 精确总热负荷的计算
按照空调设计中负荷计算的要求，精确空调负荷的确定方法如下： 机房主要热量的来源
设备负荷（计算机及机柜热负荷）； 机房照明负荷； 建筑维护结构负荷； 补充的新风负荷； 人员的散热负荷等。 其他 热负荷分析：
（1） 计算机设备热负荷：
Q1=860xPxη1η2η3 Q：计算机设备热负荷 P：机房内各种设备总功耗 η1：同时使用系数 η2：利用系数 η3
：负荷工作均匀系数
通常，η1η2η3取0.6—0.8之间， 本设计考虑容量变化要求较小，取值为0.6。
（2） 照明设备热负荷：
Q2=CxP Kcal/h
P：照明设备标定输出功率
C：每输出1W放热量Kcal/hw（白炽灯0.86口光灯1）根
据国家标准《计算站场地技术要求》要求，机房照度应大于2001x，其功耗大约为20W/M2以后的计算中，照明功耗将以20 W/M2
Kcal/h
为依据计算。
（3） 人体热负荷
Q3=PxN Kcal/h N：机房常有人员数量
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P：人体发热量，轻体力工作人员热负荷显热与潜热之和，
在室温为21℃和24℃时均为102Kcal。
（4） 围护结构传导热
Q4=KxFx(t1-t2) Kcal/h
K：转护结构导热系统普通混凝土为1.4—1.5 F：转护结构面积 t1：机房内内温度℃ t2：机房外的计算温度℃
在以后的计算中，t1-t2定为10℃计算。 屋顶与地板根据修正系数0.4计算。
（5） 新风热负荷计算较为复杂，在此方案中，我们以空调本身
的设备余量来平衡，不另外计算。 （6） 其他热负荷
除上述热负荷外，在工作中使用的示波器、电烙铁、吸尘器等也将成为热负荷，由于这些设备功耗小，只粗略根据其输入功率与热功当量之积计算。 Q5=860xP
2 机房热负荷估算法依据
在实际工程方案设计中由于建筑物机构的复杂性，通常根据下表来选择机房单位面积的冷量需求，然后根据总面积计算出冷量需求。
机房 电信交换机房、移动基站 传输机房 IDC数据中心 计算机机房、控制中心 精密加工车间 标准检测室、校准中心 UPS和电池室、动力机房 医院检测室、生化培养室 参数 350-500W/m 250-350W/m 600-800W/m2 300-500W/m 300-350W/m 250-300W/m 300-350W/m 200-250W/m 2222222面积(m) 2合计(W) 8
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检测室、烟草仓库 150-200W/m 2 本机房主要的热负荷来源于设备的发热量及维护结构的热负荷。因此，我们要了解主设备的数量及用电情况以确定精密空调的容量及配置。根据以往经验，除主要的设备热负荷之外的其他负荷，如机房照明负荷、建筑维护结构负荷、补充的新风负荷、人员的散热负荷等，如不具备精确计算的条件，也可根据机房的面积按经验进行测算。
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第四章 艾默生机房精密空调介绍
艾默生于1987年收购Liebert公司，同年Liebert进入中国，其产品在政府、电信、金融等领域得到了广泛的应用，包括中国银行总行、建设银行总行清算中心、国家外汇总局、首都机场等。到现在还有1987年投入运行的Liebert精密空调在正常运行，运行年限达到18年，是业界最好的唯一记录。Liebert是全世界最大的精密空调、大型高端UPS制造厂商，1964年Liebert制造出世界第一台精密空调，同年获得IBM公司全部订单。经过几十年发展，已成为精密空调的设计和制造行业规范，其产量和市场占有率世界第一。力博特在中国不具法人资格，是艾默生公司UPS和精密空调产品品牌。
1 PEX系列描述
PEX─用途广泛的精密空调系统 描述： 模块化精密空调系统PEX系列，模块化设计。 制冷量范围宽，从20kW~100kW，适用范围广。 应用范围： 中、大型交换机房和移动机房 计算机房和数据中心（IDC） 高科技环境及实验室 工业控制室和精密加工设备 标准检测室和校准中心 UPS和电池室 生化培养室 医院和检测室 10
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特点： 模块化结构设计，组合方便，可现场拆装; 全正面维护，无需侧面维修通道; 高技术“V”型蒸发器盘管，使热交换更快，更有效率。“V”型结构有利于蒸发器表面的空气分配更加均衡; 先进的涡旋式压缩机，高效、节能; 独特的风扇驱动系统，使送风系统运行更加平稳，送风效果更佳; 获得专利的、可现场清理及调整极板的电极式加湿器; 与机器同尺寸的空气过滤器，能更有效的减少空气浑浊度，提高了过滤器使用效率; 大屏幕LCD带图形、全中文菜单显示器，为管理人员提供最佳的数据; 标准RS232通讯接口，开放的通讯协议; 优点： 紧凑的结构，使占地面积最小; 革新的皮带张力自动调节机构，能大大减少磨损，最大限度的提高送风系统的使用寿命; 多种冷却方式，包括风冷、水冷、乙二醇冷却及冷冻水等，有利于适应现场的实际条件; 备选S72.4监控软件，在同一场地可监控多达99台机组; 备选Link-Up场地监控器，可互相连接多达24台机组，形成不同的动作组群及区域以作顺序转换运作及备用状态。 2 PEX机组的特点
1、同等制冷量条件下，占地面积最小(40-80KW机组：1664*877*1950)。侧面及背面不需要维护空间，前面只需要600mm维护空间。
2、可拆卸后搬运，保证重新组装与整机无差别，适合特殊场地搬运（如利用小电梯或狭小通道）。
3、出厂设计即适合环保制冷剂（R407C、R410A），如目前选用R22，当考虑换用环保制冷剂时（如2008年全面禁止R22时），可通过简单的技术处理实现。 4、低噪音设计。
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5、大表面积的 V 型蒸发器盘管，双系统坚持整机概念，保障单机运行时风量不变。确保节能。
6、成熟的具有模糊逻辑控制的可拆卸式电极式加湿器。具备可设定的自动冲洗功能，机组自动定期大水量冲洗加湿罐，延长加湿罐维护时间，增加寿命。 7、超大屏幕240X128矩阵LCD全中文显示屏，图形化显示多种信息，并提供帮助菜单。
8、提供先进的LECS15C微处理控制器，直接提供RS232接口，提供监控协议，无需另配监控卡。
3 PEX机组的设计
采用真正的模块化设计思路。生产的单制冷回路和双制冷回路PEX系列精密
空调，可以提供单机的制冷量为20KW至60KW，并可组合在一起。即能满足现阶段的使用，又能适应未来发展的需求，具有非常广泛的应用范围。它采用了先进的微处理器控制技术，完全满足机房对环境的精密控制要求。并且机组控制器可完成各机组间的定时切换及故障切换，同时便于空调系统的集中管理。PEX 机组标准型的加湿系统是可拆式电极罐式加湿器。 应用高能效比的谷轮(Copeland,艾默生子公司，世界上最大的涡漩式
压缩机生产厂)公司涡漩式( SCROLL )压缩机。涡漩压缩机的活动部件的减少使机组的噪声及震动降低很多；压缩机的压缩过程连续、平稳；压缩机的排气过程旋转角度超过540度；在吸气及压缩过程中没有热量交换；在压缩过程中制冷剂气流方向没有改变；减少了气流损失；涡漩式压缩机无需高、低压阀门；减少了阀门损失，防止产生液击；启动电流低。
采用了交互“V型”盘管，采用了带内螺纹的铜管及冲缝型翅片，
比采用传统式盘管的机组有更高的传热效率。采用“V型”结构盘管可使制冷系统的循环与制冷负荷相匹配，并且通过盘管表面的气流更加平稳，最大限度的降低机组噪声。
采用可拆卸并可自动调节、冲洗式加湿罐。为了适应许多水质
很差的地区使用，它采用了独特的控制技术并使用了“模糊逻辑”
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控制软件。它可以根据水的电导率，自动调整电极的电流值。同时，它可以根据水的硬度，确定加湿罐的冲洗次数。加湿器为可拆装式，对加湿器进行清洗后可继续使用，一方面，可以延长加湿罐的使用寿命；另一方面，可以使加湿器达到最高的使用效率。因此，它可以用在水的电导率特别高的环境 - 常常是在很偏 远的地区。
为了确保机组具有良好的通用性，PEX 采用了皮带驱动的风机系统，它可
以非常灵活的使用不同尺寸的皮带轮，在很大的范围内调整风机的转速，并且可以得到不同的机外余压。此外，PEX 采用了一种独特的皮带张力调整系统，可避免在运行过程中出现皮带过松及过紧的现象，消除了风机丢转的弊病，大大的延长了皮带的使用寿命。 采用先进的微处理控制器并附带RS232接口。PEX 的微
处理控制器配有带背景灯的大屏240X128矩阵LCD显示器，正常情况下，可以显示回风的湿度和湿度及机组的序列号，设定点的温度和相对湿度，和工作状态显示(制
冷、加热、加湿、去湿)，风机状态以及各种报警。图形显示最近48小时内的温度和相对湿度的曲线，友好的用户操作菜单界面可以使操作人员很方便的对系统和报警状态进行查询及消声，例如：高温、低温、高湿、低湿、气流丢失、更换过滤器、压缩机超高压报警等等。具备多级密码保护功能，包括设定点的改变、报警阀值的设定、通讯的设置及机组的设置等项目都可以通过密码保护。内置的电源节省功能可以在输入电源低于允许的设定电压范围时自动关闭机组。安装在控制板上的备份电池可以当主电源出故障时，保存机组的设定参数和历史记录。模块化PEX的每个模块都有独立的内部控制器，并且可以根据现场情况，将各模块通过备选组件连接。当某一模块出现报警时，自动启动备用模块，并且可以使模块循环工作，平衡各模块的使用时间。采用备选的S72软件，通过RS232接口可以连接Challenger+控制器和PC机，可以监控到机组的所有数据。如采用了远程的PC机及调制解调器后可实现机组的远程监控。
采用高效全调速冷凝器。其机组框架由不锈钢连接件与船用等级
耐腐蚀铝材组成；一体式风机组合采用独特减震设计；维护要求
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极低的风扇电机适用于各种气候条件；单/双制冷回路设计；(室外冷凝器)适用于各种恶劣气候条件；可选择水平/垂直两种方式进行(冷凝器)安装。
4 PEX P1025F技术参数
类型 P1020F APMS1R 制冷量 20 显冷量 制冷量 显冷量 18.9 19.7 19.5 5670 0.950 1 100 5.4 1 31.5 1.7 6 4.5 4.8 不锈钢 790*790*95 1 23.1 21.5 22.4 22.2 6660 1.550 1 100 6.2 1 31.5 1.9 6 4.5 4.8 不锈钢 790*790*95 1 30.1 26.6 28.8 28.1 8280 2.850 1 100 8.0 1 42.1 2.3 6 4.5 4.8 不锈钢 790*790*95 1 33.1 29.4 31.8 31.2 8190 2.850 1 100 9.5 1 42.1 2.3 6 4.5 4.8 不锈钢 790*790*95 1 41 38.5 40.4 40.1 10980 0.900 2 100 5.4 2 69.1 1.6 9 9 9.6 不锈钢 790*790*95 2 45 41.7 44 43.6 12240 1.225 2 100 11.4 1 69.1 1.7 9 9 9.6 不锈钢 790*790*95 2 P1025F APMS1R P1030F APMS1R P1035F APMS1R P2040F ARMS1R P2045F APMS1R 机型 P2050F ARMS1R P2055F APMS1R P2060F ARMS1R P2070F ARMS1R P3080F ARMS1R P3090F ARMS1R 4℃dB 0％RH 46.4 43.2 45.6 45.2 12960 1.450 2 100 6.2 2 69.1 1.7 9 9 9.6 不锈钢 790*790*95 2 53.2 47.3 51.6 50.5 13680 1.700 2 100 13.7 1 92.2 1.9 9 9 9.6 不锈钢 790*790*95 2 60.6 53.5 58.2 56.7 16200 2.825 2 100 8.0 2 92.2 2.1 9 9 9.6 不锈钢 790*790*95 2 66.9 59 64.6 62.7 16020 2.700 2 100 9.5 2 92.2 2.1 9 9 9.6 不锈钢 790*790*95 2 81.4 71.1 78.6 75.6 20160 1.600 3 100 10.1 2 107.2 2.1 12 9 9.6 不锈钢 790*790*95 3 89.3 79.6 85.5 84.3 23940 3 100 11.4 2 107.2 2.1 12 9 9.6 不锈钢 790*790*95 3 4℃dB 5％RH 标准风量（m3/h） 单风机功率（kW）2.650 风机台数 接风管静压（Pa） 单压缩机功率（kW） 数量 换热面积（m2） 迎面风速（m/s） 功率（kW） 加湿量（kg/h） 电功率（kW） 加湿水盘 尺寸（mm） 数量 回液管（mm） 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 排气管（mm） 22 6.35 22 6.35 22 6.35 22 6.35 22 6.35 22 6.35 22 6.35 22 6.35 22 6.35 22 6.35 22 6.35 22 6.35 红外加湿器 注水管（mm） 14
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冷凝水排水管（mm） 19 365 25.5 AWG10 19 375 28 AWG10 19 385 34.1 AWG9 19 388 38 AWG9 19 622 50.5 AWG7 19 530 55.6 AWG7 19 661 56.4 AWG7 19 570 61.5 AWG6 19 680 69.8 AWG6 19 687 77.6 AWG6 19 825 89.4 AWG5 19 825 94.4 AWG5 LA5（A） 推荐电缆规格6 22制冷剂（可兼容R407C）。 U型不锈钢加热管。
铝翅片。
HRAE52.1-1992，人工记重法，平均过滤效率90％以上；过滤效率等级G4（EN779）。
荷电流数。机组的最大满负荷电流值并不是所有部件的额定最大满负荷电流之和，而是在最大电负荷工况下可能同时运行的相关运行部件的额定最大满负荷电流的总和。
规格的环境温度为25℃，超过此使用环境温度需要根据现场情况自行选配或与艾默生开发部门联系
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