機房精密空調智能直接冷卻優化技術


1.技術原理
機房智能直冷優化應用技術利用制冷劑自然相變循環原理，以溫差的形式產生壓差，驅動制冷劑工質的自然相變循環流動，實現室內外無動力熱量交換。同時，采用機房能效管理軟件及環境維持系統監控軟件，實現按需供冷的自適應冷量調節及機柜級溫度場控制。采用該技術的智能冷卻終端，可顯著降低機房原有制冷系統運行時的耗電量，實現節能。
2.關鍵技術
(1)機房內外無動力熱量交換技術
安裝在機柜背部制冷終端內的液態制冷劑吸熱后蒸發為氣態，依靠重力作用，沿制冷劑導管自然流動至室外冷量分配單元，冷凝后變為液態，又自然回流至智冷終端內，依此循環，源源不斷地將室內機柜產出的熱量排放至室外，實現機房室內外的無動力熱量交換。
(2)按需供冷的自適應冷量調節技術
每臺機柜內設備的發熱量不同，制冷終端內制冷劑蒸發量不同，從而使冷卻回流液帶回的制冷量不同，通過機房能效管理軟件，可自動調節智冷終端及室外冷源的制冷量，實現按需供冷。
(3)機柜級溫度場控制技術
傳統機房制冷是利用空調同時面向多個機柜組制冷，從而導致離空調通風口距離不同，制冷效果不同。本技術直接在每個機柜背部安裝智冷終端，獨立面向機柜熱源均勻制冷，解決機房溫度環境局部過熱的問題。
3.工藝流程
機房智能直冷優化應用技術運行流程如圖1所示。機房內(圖右側)每個機柜排出的熱風，使安裝在其背部的智能冷卻終端內的制冷劑工質受熱后發生相變，由液態蒸發為氣態，依靠壓差沿制冷劑氣體管路將熱量帶到室外系統(圖左側)的冷量分配單元，在冷量分配單元內與室外冷源進行熱交換;制冷劑工質受冷后由氣態冷凝為液態，依靠自身重力沿制冷劑液體管路回流到智能冷卻終端內，從而完成一個完整的熱力循環，機房內產生的熱量依此源源不斷傳遞到室外。當室外濕球溫度低于14℃時，系統自動啟用冷卻塔，不啟用冷水機組壓縮機，充分利用自然冷源，達到節能的目的。

在計算機機房中的設備是由大量的微電子、精密機械設備等組成，而這些設備使用了大量的易受溫度、濕度影響的電子元器件、機械構件及材料。
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一、精密空調的結構及工作原理


精密空調主要由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器組成。


一般來說空調機的制冷過程為：壓縮機將經過蒸發器后吸收了熱能的制冷劑氣體壓縮成高壓氣體，然后送到室外機的冷凝器;冷凝器將高溫高壓氣體的熱能通過風扇向周圍空氣中釋放，使高溫高壓的氣體制冷劑重新凝結成液體，然后送到膨脹閥;膨脹閥將冷凝器管道送來的液體制冷劑降溫后變成液、氣混合態的制冷劑，然后送到蒸發器回路中去;蒸發器將液、氣混合態的制冷劑通過吸收機房環境中的熱量重新蒸發成氣態制冷劑，然后又送回到壓縮機，重復前面的過程。
精密空調與普通舒適空調的區別
計算機機房對溫度、濕度及潔凈度均有較嚴格的要求，因此，計算機機房專用空調在設計上與傳統的舒適性空調有著很大區別，表現在以下5個方面：
1．傳統的舒適性空調主要是針對于人員設計，送風量小，送風焓差大，降溫和除濕同時進行；而機房內顯熱量占全部熱量的90%以上，它包括設備本身發熱、照明發熱量、通過墻壁、天花、窗戶、地板的導熱量，以及陽光輻射熱，通過縫隙的滲透風和新風熱量等。這些發熱量產生的濕量很小，因此采用舒適性空調勢必造成機房內相對濕度過低，而使設備內部電路元器件表面積累靜電，產生放電從而損壞設備、干擾數據傳輸和存儲。同時，由于制冷量的（40%～60%）消耗在除濕上，使得實際冷卻設備的冷量減少很多，大大增加了能量的消耗。
機房專用空調在設計上采用嚴格控制蒸發器內蒸發壓力，增大送風量使蒸發器表面溫度**空氣露點溫度而不除濕，產生的冷量全部用來降溫，提高了工作效率，降低了濕量損失（送風量大，送風焓差減小）。
2．舒適性空調風量小，風速低，只能在送風方向局部氣流循環，不能在機房形成整體的氣流循環，機房冷卻不均勻，使得機房內存在區域溫差，送風方向區域溫度低，其他區域溫度高，發熱設備因擺放位置不同而產生局部熱量積累，導致設備過熱損壞。
而機房專用空調送風量大，機房換氣次數高（通常在30～60次/小時），整個機房內能形成整體的氣流循環，使機房內的所有設備均能平均得到冷卻。
3．傳統的舒適性空調，由于送風量小，換氣次數少，機房內空氣不能**有足夠高的流速將塵埃帶回到過濾器上，而在機房設備內部產生沉積，對設備本身產生不良影響。且一般舒適性空調機組的過濾性能較差，不能滿足計算機的凈化要求。
采用機房專用空調送風量大，空氣循環好，同時因具有專用的空氣過濾器，能及時高效的濾掉空氣中的塵挨，保持機房的潔凈度。
4．因大多數機房內的電子設備均是連續運行的，工作時間長，因此要求機房專用空調在設計上可大負荷常年連續運轉，并要保持較高的可靠性。舒適性空調較難滿足要求，尤其是在冬季，計算機機房因其密封性好而發熱設備又多，仍需空調機組正常制冷工作，此時，一般舒適性空調由于室外冷凝壓力過低已很難正常工作，機房專用空調通過可控的室外冷凝器，仍能正常**制冷循環工作。
5．機房專用空調一般還配備了專用加濕系統，高效率的除濕系統及電加熱補償系統，通過微處理器，根據各傳感器返饋回來的數據能夠精確的控制機房內的溫度和濕度，而舒適性空調一般不配備加濕系統，只能控制溫度且精度較低，濕度則較難控制，不能滿足機房設備的需要。
綜上所述，機房專用空調與舒適型空調在產品設計方面存在顯著差別，二者為不同的目的而設計，無法互換使用。計算機機房內必須使用精密空調在國內許多行業，如金融、郵電通信、電視臺、石油勘探、印刷、科研、電力等已經廣泛采用，提高了機房內計算機、網絡、通信系統的可靠性和運行的經濟性 [2] 。

冷凝器的巡回檢查及維護


1)對專業空調冷凝器的維護相當于對空調室外機的維護，因此我們首先需要檢查冷凝器的固定情況，看對冷凝器的固定件是否有松動的跡象，以免對冷媒管線及室外機造成損壞。


2)檢查冷媒管線有無破損的情況(當然從壓縮機的工作狀況及其它的一些性能參數也能夠判斷冷媒管線是否破損),檢查冷媒管線的保溫狀況，特別是在北方地區的冬天，這是一件比較重要的工作，如果環境溫度太低而冷媒管線的保溫狀況又不好的話，對空調系統的正常運轉有一定的影響。


3)檢查風扇的運行狀況：主要檢查風扇的軸承、底座、電機等的工作情況，在風扇運行時是否有異常震動機風扇的扇也在轉動時是否在同一個平面上。


4)檢查冷凝器下面是否有雜物影響風道的暢通，從而影響冷凝器的冷凝效果;檢查冷凝器的翅片有無破損的狀況。


5)檢查冷凝器工作時的電流是否正常，從工作電流也能夠進一步判斷風扇的工作情況是否正常。


6)檢查調速開關是否正常，一般的空調的冷凝器都有兩個調速開關，分為溫度和壓力調速，現在比較新的控制技術采用雙壓力調速控制，因此我們在檢查調速開關時主要是看在規定的壓力范圍內，調速開關能否正常控制風扇的啟動和停止。


4、蒸發器、膨脹閥的巡回檢查及維護


蒸發器、膨脹閥的維護主要是檢查蒸發器盤管是否清潔，是否有結霜的現象出現，以及蒸發器排水托盤排水是否暢通，如蒸發器盤管上有比較嚴重的結霜現象或在壓縮機運轉時盤管上的溫度較高的話(通常狀況下，蒸發器盤管的溫度應該比環境溫度低10℃左右)，就應當檢查壓縮機的高、低壓，如果壓力正常的話，就應考慮膨脹閥的開啟量是否合適。當然出現這種現象也有可能是其它環境的原因引起的，比如空調的制冷量不夠、風機故障引起風速過慢等原因造成的。


5、加濕系統的巡檢及維護
精密空調的構成除了前面介紹的壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器外，還包括：風機、空氣過濾器、加濕器、加熱器、排水器等，因此我們在日常的機房管理工作中對空調的管理和維護，主要是針對以上部件去維護的。下面是我們在日常工作中對計算機機房專用精密空調的一些維護經驗和學習體會。


1、控制系統的維護


對空調系統的維護人員而言，在巡視時第一步就是看空調系統是否在正常運行，因此我們首先要做以下的一些工作。


1)從空調系統的顯示屏上檢查空調系統的各項功能及參數是否正常;


2)如有報警的情況要檢查報警記錄，并分析報警原因;


3)檢查溫度、濕度傳感器的工作狀態是否正常;


4)對壓縮機和加濕器的運行參數要做到心中有數，特別是在每天早上的*一次巡檢時，要把**天晚上壓縮機的運行參數和以前的同一時段的參數進行對比，看是否有大的變化，根據參數的變化可以判斷計算機機房中的計算機設備運行狀況是否有較大的變化，以便合理地調配空調系統的運行臺次和調整空調的運行參數。當然，對目前而言有些比較老的空調系統還不能夠讀出這些參數，這就需要晚上值班的工作人員多觀察和記錄。

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