日期：2022-05-07
当今的技术室需要恒温恒湿的环境，以便敏感的电子设备可以达到最佳运行效果。标准的舒适型空调不适合技术室，会造成系统关闭和组件故障。因为精密空调可以使温度和湿度的变化维持在一个整定值的范围之内，所以可以提供敏感电子设备所需的恒温恒湿的环境，从而使您的公司避免发生高代价的停机时间。那任务关键制冷系统与普通的空调有什么不同？为什么？一起来学习吧~本期我们来了解一下为什么需要精密空调、精密空调和舒适型空调之间的区别以及设计精密空调的标准。
简介
现在，恒温恒湿环境控制要求已经远远超出了传统数据中心或计算机室的范围，包括更大的一套应用，称为“技术室”。典型技术室的应用包括：
1
医疗设备套件（MRI、CAT扫描）
2
洁净室
3
实验室
4
打印机/复印机/CAD中心
5
服务器室
6
医疗设施（手术室、隔离室）
7
电信（交换机室、发射区）
为什么需要精密空调？
在许多重要的工作中信息处理是不可或缺的一个环节。因此，公司的正常运转离不开恒温恒湿的技术室。IT硬件产生不寻常的集中热负荷，同时，对温度或湿度的变化又非常敏感。温度和/或湿度的波动可能会产生一些问题，例如，处理时出现乱码，严重时甚至系统彻底停机。这会给公司带来大量的损失，具体数额取决于系统中断时间以及所损失数据和时间的价值。标准舒适型空调的设计并非为了处理技术室的热负荷集中和热负荷组成，也不是为了向这些应用提供所需的精确的温度和湿度设定点。精密空调系统的设计是为了进行精确的温度和湿度控制。精密空调系统具有高可靠性，保证系统终年连续运行，并且具有可维修性、组装灵活性和冗余性，可以保证技术室空调全天24小时正常运行。
温度和湿度设计条件
保持温度和湿度设计条件对于技术室的平稳运行至关重要。设计条件应在22-24°C(72-75°F)以及35-50%的相对湿度(R.H.)。与环境条件不合适可能造成损坏一样，温度的快速波动也可能会对硬件运行产生负面影响。这就是即使硬件未在处理数据也要使其保持运行状态的一个原因。相对而言，舒适型空调系统的设计只是为了在夏天35°C(95°F)的条件和48%R.H.的外界条件下,保持27°C(80°F)和50%R.H.。舒适空调没有专用的加湿及控制系统，简单的控制器无法保持温度所需的设定点的整定值。因此，可能会出现高温、高湿而导致环境温湿度场大范围的波动。
环境不适合所造成的问题
如果技术室的环境运维不当，将对数据处理和存储工作产生负面影响。结果，可能使数据运行出错、宕机。甚至，使系统故障频繁而彻底关机。
高温、低温或温度快速波动都有可能会破坏数据处理并关闭整个系统。温度波动可能会改变电子芯片和其他板卡元件的电子和物理特性，造成运行出错或故障。这些问题可能是暂时的，也可能会持续多天。即使是暂时的问题，也可能很难诊断和解决。
高湿度可能会造成磁带物理变形、磁盘划伤、机架结露、纸张粘连、MOS电路击穿等故障发生。
低湿度不仅产生静电，同时还加大了静电的释放。此类静电释放将会导致系统运行不稳定甚至数据出错。
精密空调和舒适型空调之间的区别
1
显热比率
热负荷包含两个独立的部分：显热和潜热。显热是机房电子设备产生的热量。潜热与空气水分的增大或减小有关。空调的总制冷能力是所去除的显热和潜热的和。
总制冷能力=显热负荷+潜热负荷
显热比率是总致冷中显热所占的比例
显热比率(SHR)=
在技术室中，显热负荷几乎完全由IT硬件、灯光、支持设备和电机产生的显热组成。因为几乎没有人，室外空气有限，并且通常会有防潮层，所以，潜热非常少。针对这种热负荷组成情况，空调所需的SHR非常高，为0.95-0.99。高精度空调可以达到这种非常高的显热比率。
相对而言，舒适型空调的SHR通常为0.65-0.70，因此，提供的显热冷量过少，潜热冷量过多。过多的潜热冷量意味着将不断地从空气中去除水分。为了保持所需的相对湿度范围35-50%，将需要不断加湿，而这肯定要消耗大量的能量。
图1 显热比率(SHR)
2
精确的温度和湿度
精密空调具有高精度、反应灵敏、基于微处理器的控制系统，可以对外界环境的变化快速做出反应，从而保证环境变化保持在稳定环境所需的整定值范围之内。精密空调系统通常包括多源冷量和加热机组、一个加湿系统和一个专用的除湿循环系统，这样，可以满足任何温度和湿度控制的要求。
舒适型空调通常包括有限的基本控制系统，无法足够快速地做出反应，来保证所需的温度差。舒适型空调系统通常不包括加热、加湿/定量除湿循环系统，这些都是稳定的技术环境必不可少的。这些组件（如果有）通常是“附加件”，而不是集成系统的一部分。
3
空气质量
精密空调进行热交换时是大风量、小焓差，通常能达到160CFM/kW(76Lps/kW)甚至更高。如此高的气流量可使机架内空间获得更多的换气次数，从而改善空气的流通并消除出现局部热点的机率。通常，现代化的技术设备每消耗1kW的电能，就需要消耗大约160CFM。所以，一定要在设备进气孔处提供此数量的冷却空气。如果没有，设备将从房间的其他地方获得一些空气，这通常会使入口温度过高。精密致冷设备较高的CFM/kW还使更多的空气可以流过过滤器，确保环境更加清洁。精密空调通常使用中高效率的深褶过滤器组，使空气中的尘埃颗粒减至最少。
与之相对，舒适型空调去除单位热量时所产生的气流量要少得多，仅达到85-115CFM/kW(40-54Lps/kW)。CFM较低可能会造成空气流通不畅，空气杂质增加。舒适型空调的过滤器通常是普通的低效率介质，无法从空气中去除足够比例的颗粒。
4
运行小时数
精密空调可以每年不间断运行8760个小时。这些系统采用精选的组件并加入了冗余功能，确保停机时间最短。在各种户外环境条件（无论夏天还是冬天）下，系统控制部分都可以保证室内环境保持恒定。
舒适型空调只是为了在夏天使用，预计每年最多运行1200个小时。这种系统并非为了全年不间断运行，而且人们对它也无此要求。控制部分和制冷系统都无法实现零停机时间或在冬天运行。
设计标准
1
负荷密度
因为设备非常集中，技术室的负荷密度可能比一般的办公室高出五倍。系统必须可以处理如此高密度的负荷。显热处理能力和空气流通能力显得非常重要。
办公室54-161瓦/平方米（5-15瓦/平方英尺）
技术室538-2,153瓦/平方米（50-200瓦/平方英尺）
图2 负荷密度
2
温度和湿度
设计目标条件应在22-24°C(72-75°F)以及35-50%R.H.。
3
大风量
精密系统自身较高的CFM/kW(Lps/kW)可以实现较高的显热比率，改善空气流通，并提高过滤效率。较高的CFM不会使人感到不舒适，因为空气在架高地板的下面流通，通过设备热交换出来，然后才进入房间。
4
空气洁净度
如果没有过滤器，空气中的灰尘可能会损坏设备。过滤器应为深褶过滤器，以便实现中高效率。过滤器尺寸也非常重要，运行过滤器时其迎风面速度必须很低，才能保证高效率的过滤。过滤器需要定期更换。
5
防潮层
因为几乎所有的建筑材料都是不防潮的，设计得当的技术室必须包括防潮层。如果没有防潮层，技术室冬天湿度会降低，夏天湿度会增高。这样，就很难控制湿度设定点，从而增加非常耗电的压缩机和加湿器的运行次数。
为了建立有效的防潮层，天花板应使用聚乙烯薄膜密封，混凝土墙体应涂上橡胶或塑料的底层涂料，房门应良好地密封，所有管道和电缆贯穿处也应密封。
6
新风的要求
技术室的工作人员通常很少，因此不需要为他们提供大量的室外空气。应尽可能减少室外空气，限制潜热负荷进入房间。
7
冗余
要实现冗余，就需要运行足够的附加设备，以在某个设备关闭或一个或多个设备出现故障时能够提供所需的全部制冷能力。冗余的成本应根据技术室停机时间的预计成本进行评估。
图3 冗余
还应注意冗余和制冷能力过剩之间的区别。对于一个负荷为70kW的工作室来说，3个52kW系统或4个35kW系统就可提供冗余。要将待机设备作为冗余设备，需要根据运行时间进行设备运行轮换，并且需要提供自动启动功能的控制界面。
8
安全性
精密空调的安全性与技术室硬件的安全性同等重要，因为硬件没有空调无法运行。其室内设备一定要安装在技术室内。而且，与IT硬件一样，任何人都必须获得相应的授权才能动这些设备。其室外散热设备应放在房顶上或设施内其他某个安全的地方。
下期我们来学习精密系统的选择因素和拥有成本！
