企业中小型机房空调规划及应用
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作者: 关振宇
摘要：企、事业单位中、小型计算机房对机房空调的需求，机房专用空调的特点及空调系统的选择，在系统建设初期规划设计需考虑的事项，在应用方面的日常使用及维护。
关键词：机房专用空调；小型精密空调；维护
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）33-7405-03
随着国民经济的迅速发展，我国对计算机的应用越来越广泛，越来越多的企、事业单位拥有计算机房，其规模大多属于中、小型计算机房。这类机房虽然不像大型机房那样对环境有较高的要求，但从提高计算机工作的可靠性、可用性和延长计算机的使用寿命角度来看，环境的优劣在整个计算机房的设计中仍占有相当重要的地位。
1 机房环境对设备的影响
计算机房内的服务器、台式电脑以及其他周边电子设备运行中不仅产生高热量，而且产生一些有害的气体污染物；同时，这些数据处理设备的电子元器件工作状态易受到温度、湿度、灰尘、空气中的悬浮物和静电的影响。当这些因素超过电子元器件的工作环境的允许范围，将对这些数据处理设备正常运行产生严重后果，可能出现无法预计或者无法控制的状况甚至出现宕机的情况，从长远来看，恶劣的工作环境必将缩短电子设备的使用寿命，设备故障对计算机应用系统的可用性造成的损失将是严重的。
2 机房专用空调的特点
1） 智能化设计使其具有极高的可靠性，自动报警、故障自诊断、后备机组管理、断电后自动重启等功能，保证了机房空调高可靠性、长时间运行能力。
2）大风量、小焓差、高显热比。在制冷量相同的情况下，机房专用空调机的循环风量约是民用空调机的两倍，而焓差只有民用空调机一半。由于循环风量大，空调机组在空气结露点以上运行，一般不需要除湿功能。
3）机房内热负荷变化比较大，机房专用空调正是为了适应这一需求而设计的产品，这种适应能力满足并达到了设备对环境的要求。
4）对空气净化能力强，由于采用初、中效两级过滤器，机房专用空调机既过滤了污浊的空气又满足了机房对洁净度需求。
5） 多样的送、回风方式，可以针对不同热密度，采取不同的送、回风方式，使其有利于主机散热，因而提高热交换效率，达到节能目的。
3 空调系统的选择
3.1 机房空调设备的选用原则
首先是可靠性高，这是基于机房空调在机房中的重要作用决定的；其次是低运行费用且节能高效，使用成本低，既要保证企业经济效益，又为节能减排做贡献，具有一定的社会效益；再次是低振动和低噪音，减少其低频和噪音对工作人员的影响。
机房内包含了多个个系统的集合，对各个系统有集中管理的需求。为满足这一需求，要求机房空调能够通过通信接口，使用通信协议与机房监控系统通信，实现统一管理。因此，通信能力是对机房空调的必要需求。
机房空调应具有一定的扩展能力，在规划初期，机房应考虑将来的设备扩展。因此，要求机房空调预留一定的余量，约为空调系统能力的五分之一。这样，既保证了将来的扩展，又能防止超负荷运转，提高了运行的可靠性。
在密闭环境条件下，机房内的空气比较污浊，为了给机房工作人员提供必要环境条件，新风系统必须考虑。新风系统有两种设备可以选择，一种是向室内单向进风的新风机组；另一种是具有双向换气的功能的新风换气机，它既可以提供过滤过的新鲜空气，又可以排出室内的污浊空气，具有一机两用的功能。另外，新风换气机为了减少能量损失，采用热回收装置，满足了节能要求。
3.2 机房的空调系统种类
机房的空调系统包括小型精密空调、中央空气处理系统两大类。空气处理和制冷设备可以选择安装在机房的内外侧。
3.2.1小型精密空调
小型精密空调是针对电子计算机等数据处理设备专门开发的空气处理设备。独立的小型精密空调通常安装在机房内部，也可以安装在机房外部而通过管道连接至控制空调区域温湿度。如果小型精密空调安装在机房内部，应对负荷调整更为灵活且易于管理，因而较常被采用。在采用冗余的主备机设置下，当某台机组发生故障时，备用机立即投入运行，不会对整个系统造成影响。另外，机房需要扩容时，采用小型精密空调的机房更加容易。
3.2.2 中央空气处理系统
中央空气处理系统设计基于满足机房负荷的延伸。中央空气处理系统的组件包括空气过滤网、加湿器、除湿器和系统控制器。中央空气处理系统相对于小型精密空调，其制冷量更大，能够提供更多的蓄能能力。空调系统如果采用机械式直接蒸发除湿和变风量控制，在过渡季节能够利用室外新风进行免费制冷，而无需加湿处理。利用露点控制的方法，控制送风温度，通过变风量通风，使用饱和效率90%或更高的蒸发组件，空调处理系统可以提供有效的湿度控制，而无需湿度处理。
4 机房空调的规划与设计
4.1 机房空调容量的计算
机房空调负荷的计算原则是机房空调产生的制冷量略大于或多于机房的总热量，总热量包括设备发出的热量（超过总热量的80%）和少量的照明产生的热量及辐射热等。设备产生的热量应以设备制造商提供的说明为准（某些设备对空调的要求非常高，如果空调满足不了设备需求，会对设备造成损害）。多数设备并未提供参考的散热量，而只提供了电源功率，这时只能参考电源功率来估计设备的散热量。因此，UPS电源的功率也可作为设备散发总热量的参考。
4.2 电源方面的要求
UPS成为机房内为设备提供稳定、可靠电源的重要设备，但是，空调不能选择UPS的输出作为电源。这是由于空调属于电感性负载，启动电流大，对UPS的正常使用有影响。因此，机房空调电源应该与UPS电源分开，不能共用。在单相还是三相电源的选择上，应该优先选择三相电源，因为三相电机启动力矩大，电机的效率高， 转动平稳，电网负荷均匀，而且电流小，稳定性高。 4.3 气流的组织形式
选择气流组织形式的原则有两个，一是有可以满足设备安装需求的建筑条件（室外机的安装位置、充足的面积等）。因此，在决定气流组织形式前，应充分考虑建筑条件是否允许；二是要利于设备的散热。与民用空调出风方式不同（出风口可以扫风、制冷向上、制热向下），机房设备一般放置在机柜内，机柜上下留有控制风量的盖板和排风装置，形成一个排风通道，利用热力环流原理，可以提高冷空气的冷却效率。在这种情况下，使用下送风上回风方式较为适宜。气流组织形式并非一成不变，将来，随着科技的发展进步，必然会出现更多、更科学的方式。
4.4 上下水方面的考虑
规划初期，确定室内机摆放位置后，将进水管与排水管接到室内机安放的指定位置，并作防漏及密封处理，在室内机下方考虑放置漏水感应装置，以防漏水。在北方，要考虑排水管从室内排出，不要接到室外排水管，以防冬季结冰造成的排水管堵塞。如果，没有接室内排水的条件，只能接室外排水的，必须考虑排水管防冻处理，确保排水顺畅。
4.5 轮流值机的考虑
目前，很多精密空调厂商都提供空调的联机控制功能的解决方案，可实现多台精密空调的轮流值机功能。可以设置按时或其中某台出现故障时，另外一台自动启动并工作。这种双机或多机轮流值机的工作方式，既能提高设备工作的可靠性，又能延长设备的使用寿命，是比较理想的工作方式。
5 日常使用及维护
5.1 温、湿度的设定
在温、湿度的设定方面，应以国家标准GB50174-2008（电子信息系统机房设计规范）为参考，夏季可以设置温度为24℃、湿度为55%；冬季分别为20℃40%较为适宜。如果温度设置过低，容易出现压缩机高压报警，导致压缩机不工作。夏季湿度大，空调在作除湿动作时先启动压缩机，室内温度较设定值有所下降；冬季干燥，需要加湿，在电加热加湿的情况下，室内温度较设定值有所上升。因此，在掌握原理的情况下，在四季分明的地区，可以灵活设置。
5.2 日常维护
5.2.1 偏硬水质的处理
冬季空气干燥，机房内湿度太低，需要启动空调加湿功能。有的地区水质较硬（水中钙镁离子过多），如同家用烧水壶，长时间使用会产生大量水垢，影响加热效率。而采用电热加湿原理的加湿器，由于长时间工作，同样会产生大量水垢，并提示“加湿故障”。解决偏硬水质问题，可以从两方面考虑：一是采用软水装置，把水处理成软水，可以配置软水装置以软化水质，仍采用电热加湿原理的加湿器；二是使用湿膜加湿器，这种加湿器利用冷加湿原理，对水质要求不高，不会形成水垢，需单独购买。
5.2.2 内网灰尘清理与定期更换内网
为保持空调正常工作，需要定期清理灰尘并及时更换不能使用的内网。由于连续长时间运行，空调内网上容易吸附大量灰尘，需要及时清理掉，如不及时清理，容易导致通风不畅，从而提示并产生警报“压缩机高压”，严重时，压缩机停止工作。对内网清理时，为防止过滤纤维粘连而影响空气的通过量，应该使用吸尘器。多次清理过的内网容易被灰尘堵塞，无法达到初始效果，应予以更换。
6 结束语
有资料显示，空调系统耗电量最高约为机房总耗电量的一半，由此表明，机房空调的节能设计与应用，对当前状况提出了更高的要求。这就要求我们，应该针对不同地域、不同气候环境，因地制宜，综合考虑，灵活运用，制定合理的规划设计；应用过程中及时维护、保养，从而达到可靠性高、高效节能，降低运行成本的目的。
参考文献：
[1] GB50174-2008.电子信息系统机房设计规范[S].
[2] 张成泉，等.机房工程[M].中国电力出版社，2008.
[3] 周春宏.数字机房空调配置、使用与维护[J].广播电视信息，2009.
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