空调培训资料

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一、空调基本原理

空调的系统可以划分室外机部分包含：压缩机、散热器（冷凝器）、电机带风机、控制器。对于冷暖空调，室外机包含有四通阀，控制冷媒的流动方向，实现制冷或制热。

冷媒（氟利昂）密闭循环：液态冷媒从室外到室内，在室内通过蒸发器和室内空气实现热交换。蒸发器主要是铜管和散热片，通过风机吹风强制风循环，室内的热风吹入散热器，在其表面实现热交换后变成冷风出来，室内的温度因此下降，实现了制冷的目的。室内原则上应该是密闭的，在风机的作用下强制循环。液态冷媒在蒸发器内吸收热量变成气态冷媒流到室外，这时的冷媒气是低温低压的，流入压缩机，通过压缩机对其压缩做功，流出的冷媒气是高温高压的，通过冷凝器把冷媒的温度降下来，流出冷凝器的冷媒是压力比较高的气液混合体（或液体，和室外温度有关），需通过电磁阀控制流量，再到膨胀阀膨胀降压，流出膨胀阀的冷媒是液体（或气液混合体，和室外温度有关），进入蒸发器，进行下一个循环。冷媒循环如下：

蒸发器――压缩机――冷凝器――电磁阀――膨胀阀――蒸发器。

冷媒的制冷循环是强制循环，由压缩机对冷媒气压缩做功，提供动力；同时蒸发器需要一定压力的冷媒，是压缩机使冷媒升压。

机房专用空调通常只有冷凝器（含风机）在室外，其它部件都在室内，便于维护。

二、精密机房专用空调原理

2.1精密机房专用空调和普通舒适型空调的本质区别

电信领域的机房空调应该是恒温恒湿精密机房专用空调，具备制冷、加热、加湿、除湿及空气过滤功能。精密机房专用空调是针对电信设备对环境的要求专业设计的，可以保证机房内恒温恒湿、风量大、空气洁净度高，为电信设备安全可靠运行提供高品质的工作环境；而普通舒适型空调是针对人对环境的要求设计的，只有制冷（同时可除湿）及空气（加热功能为选配）过滤功能。普通空调只能控温，不具备恒温恒湿功能，风量小，空气洁净度达不到设备机房要求。所以说精密机房专用空调和普通舒适型空调存在本质区别。

2.2.制冷原理

制冷的方式很多，制冷机的种类也很多，根据制冷的基本工作原理可分为气体制冷，蒸汽制冷（如压缩式制冷，吸收式制冷和蒸气喷射式制冷）和温差电制冷（如半导体制冷）。精密机房专用空调通常采用的是蒸气压缩制冷方式。

蒸气制冷是利用某些低沸点的液态制冷剂在不同压力下汽化时吸热的性质来实现人工制冷的。蒸气压缩式制冷是利用液态制冷剂汽化时吸热，蒸汽凝结时放热的原理进行制冷的。2.3. 制冷循环

压缩机提供制冷的动力，利用压缩机增加系统内制冷剂的压力，使制冷剂在制冷系统内循环，达到制冷目的。开始压缩机吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体进入冷凝器；高压高温气体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体；当常温高压液体流入热力膨胀阀，经节流降压成为低温低压的湿蒸气，流入蒸发器，从周围物体吸热，经过风道系统使被控房间的温度降下来，蒸发后的制冷剂流回到压缩机中，又重复下一个制冷循环，从而实现制冷目的（ppt图）。

2.4. 精密机房专用空调系统构成及系统功能

精密机房专用空调的制冷系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀四大部件及其它附件构成（控制、检测及保护）。系统选用高效率和高可靠性的全封闭涡旋式压缩机。蒸发器具有除湿功能（降低气流/专用去湿循环/旁路气体调节器）。冷凝器的冷却方式有如下几种：风

冷、水冷、乙二醇及冷冻水，目前以风冷型冷凝器为主，占90％以上。

精密机房专用空调的风道系统通常由电动机（马达）、风机和空气过滤装置组成。

在精密机房专用空调中，加热装置采用电加热管。电加热管的功率适用于抵消在除湿过程中被带走的显热能量。在较冷季节，电加热管给空调房间补充热量以达到恒温要求。

当被控房间湿度低于设定的湿度时，加湿器开始工作。有电极锅炉式加湿器、红外线加湿器两种可选。

控制器采用PID控制方式，温度控制精度±0.5℃，湿度控制精度±2%RH。

精密机房专用空调的系统功能包括制冷、加热、加湿、除湿及空气过滤。

2.5. 制冷剂（冷媒）

制冷剂是进行制冷循环的工作物质。

2.5.1 对制冷剂的要求

理想的制冷剂要求其化学性质是无毒、无刺激性气味、对金属腐蚀作用小、与润滑油不起化学反应、不易燃烧、不易爆炸、并且要求制冷剂有良好的热力学性质，即在大气压力下在蒸发器内的蒸发温度要低、蒸发压力最好与大气压相近；制冷剂在冷凝器中冷凝温度对应的压力要适中，单位制冷量要大，汽化热要大，而液体的比热要小，气体的比热要大。要求制冷剂的物理性质：凝固温度要低临界温度要高(最好高于环境温度)，导热系数和放热系数要大，比重和粘度要小，泄漏性要小。

2.5.2 制冷剂的种类

制冷剂的种类很多，实际应用时可根据制冷剂类型，蒸发温度、冷凝温度及压力等热力学条件以及制冷设备的使用地点来考虑。制冷剂可分为四类：即无机化合物、碳氢化合物、氟里昂和共沸溶液。目前常用的是氟利昂制冷剂。目前常用的制冷剂有R12（F12）、R22（F22）。其中R12适合低温区，主要应用于电冰箱领域；R22适合中温区，主要应用于空调领域。

对于制冷剂对大气环境污染问题，这是关系到人类健康和生存的大事，也是我们大家共同关心的问题。多年来很多专家为此进行了深入的研究，一种新的替代品，不仅对大气臭氧层损耗潜值(ODP)为零，更重要的是制冷剂排放入大气对温室效应的直接影响造成全球变暖潜值(GWP)方面也必须符合要求。臭氧层破坏，已成为全球普遍关注的环境焦点问题，国际社会分别于1985年和1987年制定了?保护臭氧层维也纳公约?和?关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔协定书?，中国于1991年加入了?蒙特利尔协定书?国际公约组织，并承诺了消耗臭氧层物质的控制时间表，即R12和R22的完全淘汰时间分别为2010年和2030年。目前许多R12和R22的替代品正相继问世，例如R134a、R407c等等，目前技术没有完全成熟，没有大面积推广。它们的使用效果和各项性能指标的对比、鉴定正在通过实验室和实际运用不断得以反馈，我们相信随着时间的推移和科技的不断进步，性能更加卓越更符合环保要求更具性价比竞争能力的制冷剂将会更多的应用于制冷空调行业中。

2.7.精密机房专用空调主要技术特点

2.7.1安全可靠

采用双制冷系统，在一个制冷系统出现故障时，另一个制冷系统仍可继续工作，提供至少50%的制冷量供应。模块化机组设计，具备断电数据保护及来电时按时序设备重启动功能，在同一控制场所的多台空调可实现互联，轮换工作互为备份，提高设备的安全性、可靠性及平均使用寿命。每个模块机组都具有独立的制冷、制热、加湿和除湿功能，具备独立的送风系统及电气系统，保证设备连续可靠运行。选用高可靠性业内知名品牌的零部件，确保全年365×24小时全天候连续运行，为用户提供安全的机房环境。

2.7.2 节能

采用大风量小焓差的设计方法。由于机房主要处理的是显热负荷，这就要求空调机组加大风量，降低送回风温差，减少工作过程中不必要的除湿，节省压缩机的工作时间；具有多级能

量调节能力。通过增加压缩机、电加热器的数量，增加机组的能量调节等级，使机组的制冷量与实际需求匹配，使压缩机尽可能工作在满负荷之下，从而达到节能的目的；合理采用自然冷却方式。当室外温度较低时，用室外空气直接进行制冷，减少压缩机的开机时间或者不开压缩机，可以显著节省能量的消耗；加大机组的换热面积。加大蒸发器与冷凝器的面积，降低冷凝温度，提高蒸发温度，从而降低压缩机的功率消耗。

2.7.3 空气洁净

采用高品质空气过滤装置，过滤效率可达95%，保证机房的空气洁净度符合GB/T 2887-2000要求。

2.7.4 控制精密

控制器采用PID控制方式，温度控制精度±0.5℃，湿度控制精度±2%RH。控制器配备超大屏幕LCD图形显示屏，触摸式按键，全中文界面，操作维护简洁方便。

2.7.5可用性高

采用多种送风方式和冷却方式组合，满足各类机房的需求，机组可用性高。

三、空调容量计算

3.1备份原则

机房专用空调承担的是热负荷，为了保障空气调节系统的可靠性，需要冗余备份。中小容量交换机房、计费中心、网管中心及普通电信机房采用N＋1、N+2冗余备份；IDC机房、大容量交换机房设备负荷大，一般选用3＋1或2＋1备份；移动基站、传输中继站等小机房一般采用1＋1备份，在投资紧张情况下可以适当放大单机容量（采用双制冷回路），不做备份。精密机房专用空调双系统机组是主流，在投资偏紧时才会选用单系统机组。

3.2配置计算方法

设备机房的空调配置与民用空调的配置有很大的区别；设备机房的空调配置是为保证设备能长期安全稳定工作，它除了要平衡房屋结构热量，更为重要的是要平衡设备所发出的热量，同时还要考虑留一定余量。国家有严格的技术标准，对温度、湿度和洁净度都有严格要求。先计算出被控机房所需风量，再计算出冷量负荷，根据以上两个参数选出所需设备。

以下举例说明配置计算方法。

中心交换机房：面积210m2，净高4m，整个机房内所有设备耗电量为47KW，要求上送风机型。

根据国家计算机房建设标准：GB50174-93及《电子计算机机房设计规范》，机房空气循环次数不能低于25次/小时（25－35次/小时之间），一般取30次/小时。

（1）风量

由公式n（循环次数）＝F（风量）/ V（机房体积）

得出被控机房所需的循环风量F＝30×210×4＝25200m3/h

（2）冷量负荷

机房所需冷量为：结构负荷+设备负荷+余量（20%）。

机房结构负荷：按110W－150W/m2计算。考虑机房朝向（是否朝阳）和人员密度（10人/m2上下）两个因素。结构负荷Q1＝210×150＝31500W＝31.5KW。

设备负荷：设备负荷即设备的耗电量（通信主设备的耗电量按额定功率的80％核算，动力设备的耗电量就是在能量变换过程中损耗的部分）。设备负荷Qn＝47KW。

余量：如果用户投资富裕、用户认可，可以考虑加20％余量，一般情况不加。

机房所需总冷量：Q ＝Q1+Qn＝78.5KW。

（3）配置确定：综合考虑制冷量、风量、备份三方面因素，选择该机房所需的空调机组的规格型号及数量。交换机房需要N＋1备份，1＋1备份配置成本最高，为了降低成本，尽可能选2＋1、3＋1备份配置。该机房所需总冷量为78.5KW，按2＋1备份配置，单机制冷量

为39.3KW, 该机房所需的总循环风量为25200m3/h，单机循环风量为12600m3/h。根据单机制冷量和单机循环风量查《佳力图和阿尔西精密机房专用空调产品型号速查表》（高靠），确定系统方案为：选用9AU14// CYBERCOOL OVER DXA40.E2S8，数量3台，两用一备。制冷量和风量都满足要求。

3.3配置说明

业内也有按250kcal/h/m2估算制冷量的简易配置方法，一般情况下这样算出的冷量都够用，但没有核算风量。但在机房设备密度较高时会出问题。如：广州联通国际局200m2机房，有8万线交换设备和为其供电的通信电源，计算出600kcal/h/m2冷量要求。钢铁、汽车工业可能用到3000kcal/h/m2。所以还是建议用专业的配置计算方法确定配置，这样做即安全又专业。