精密空调的几种形式的比较
数据中心机房精密空调系统简介
数据中心机房精密空调系统简介摘要：机房专用空调设备制冷系统形式很多，可以根据工程项目的特点，选用不同的制冷系统。
机房专用空调机组制冷系统主要冷却形式有风冷式、水冷或乙二醇水冷式、冷冻水式、双冷源系统等。
一般而言，在选择冷源形式时需要参考的内容大致包括：系统投资，系统效能，运营、维护的成本，以及所在地气候条件等。
多种制冷方式：风冷机房空调、水冷机房空调、冷冻水机房空调、风冷双冷源机房空调、水冷双冷源型等多种机型，制冷量风冷型单机从5.5KW?200KW，水冷型单机从 5.5KW 200KW。
(一)风冷式系统1、风冷式机组的组成及工作原理风冷式直接蒸发系统使用冷媒作为传热媒介。
机组内的制冷系统由蒸发盘管、压缩机、冷凝器等制冷管路组成，室内空气穿过机组内部风道进行循环。
将远端的风冷冷凝器与室内机相连接，整个制冷循环在一个封闭的系统内，从而吸收房间内的热负荷并排放到大气中去。
2、风冷式机组的应用特点风冷式机组在数据中心机房的应用最为广泛，它具有以下特点。
优点：(1)直接蒸发制冷循环，没有冷冻水和冷却水系统。
(2)每个机组都有自带的压缩机，可以在每个机房内实现N+1的备份方式。
(3)安装内容相对简单。
(4)室外机安装分散，不需太多考虑室外机承重问题。
(5)日常维护相对简单，不需考虑水系统。
缺点:(1)对于大型数据中心，每个机组、压缩机制冷系统均需要一套制冷铜管连接，工程量巨大。
(2)室内机、室外机距离受到限制，当量长度大于50m时效率会有较明显的下降。
(3)在大型数据中心中室外机由于数量较多，占用的面积要相对大一些。
(二)水冷或乙二醇水冷式系统1、水冷式机组的组成及工作原理水冷或乙二醇冷却系统的内部结构与风冷式机组相同，室内空气通过蒸发器盘管循环。
与风冷式不同的是，水冷机组内部安装有板式冷凝器，将实现房间热量与乙二醇溶液之间的热转换。
该冷凝器内的液体作为一个二级传热媒介，被抽到远处安装的空气冷却式干冷器或冷却塔内，热量在那里最终排到大气。
精密空调知识大百科
1 精密空调制冷型式风冷：风冷系统包括精密空调室内机和配套的室外机，室外机利用空气进行冷却，空调机组通过室外机将机房内的热量散发到室外空气中。
水冷：水冷系统包括精密空调室内机和冷却塔，冷却塔向精密空调室内机提供冷却循环水，空调机组通过冷却循环水将机房内的热量散发到室外空气中。
冷冻水：冷冻水系统包括精密空调室内机和冷水机组，冷水机组向精密空调室内机提供冷冻循环水，空调机组通过冷冻循环水将机房内的热量散发到室外空气中双冷源：双冷源系统分为风冷双冷源、水冷双冷源和冷冻水双冷源。
风冷双冷源机组是在风冷机组的基础上再加一套独立的冷冻水盘管系统，水冷双冷源机组是在水冷机组的基础上再加一套独立的冷冻水盘管系统，冷冻水双冷源机组具有两套独立的冷冻水盘管系统。
自然冷：常见的自然冷源系统分为风冷自然冷冷水主机+精密空调室内机和精密空调室内机+干冷器两种。
其中，前者精密空调室内机为冷冻水精密空调机组，后者精密空调室内机具有两套独立的制冷系统，系统能自动根据节能条件在两个系统之间切换，达到最大节能效果和保证机器可靠运行之间平衡。
2 精密空调主要器件压缩机：空调中的重要组成部件，用于给气态制冷剂增压，精密空调常用的压缩机包括涡旋压缩机和转子压缩机。
蒸发器：室内侧进行换热的主要部件，内走制冷剂吸热，外部表面吹过空气放热，形成热交换。
冷凝器：室外侧进行换热的主要部件，内走制冷剂吸热，外部表面吹过空气放热，形成热交换。
球阀：安装在制冷系统管路上，控制冷媒的通断，起到开关的作用。
干燥过滤器：安装在制冷系统管路上，用于干燥、过滤制冷剂。
视液镜：安装在制冷系统管路上，用于充注冷媒时把握充注量，以及随时观察系统冷媒情况。
膨胀阀：安装在制冷系统管路上，起到节流降压的作用，分为热力膨胀阀和电子膨胀阀两种。
加湿器：当室内湿度较低时，给室内空气加湿的设备，精密空调常用的加湿器分为电极式加湿器和红外线加湿器。
加热器：当室内温度较低时，给室内空气加热的设备，精密空调常用的加热器分为铝翅片式加热器、PTC式加热器和不锈钢绕片式加热器。
机房专用精密空调和普通空调及区别
机房专用精密空调和普通空调的区别⑴、舒适性空调的显热比低1Kg的水从30℃加热到80℃，水吸热了209.38kj(50kal)物体吸热或放热后，只改变物体的温度，而不改变物体的相态，这种热量称显热。
是物质分子运动的能量，它可以通过温度计进行测量。
对某个房间来说，显热比即该房间的热负荷中显热负荷占总热负荷的大小。
1Kg的水从100℃改变成100℃的水蒸气需吸热了2257.3kj物体吸热或放热时，只改变物体的状态，而不改变物体的温度，这种热量称潜热。
是物质分子分离或重组放出（吸收）的能量，它不能通过温度计进行测量。
电子计算机房均属高发热机房，一般发热量约在230－350W/m2（200－300Kcal/ m2/h），在这类机房中几乎无潜热源，所以产生潜热量很小，显热比相当高，这就需要及时地、大量地排出显热，精密空调大风量、小焓差的设计思想正是顺应了这种特殊要求，由于风量大、焓差小，它的主要能量被用来制冷，排除显热，而不是去湿，它的显热能量约占总能量的90％以上，而一般舒适性空调的显热能量只占总能量的60－70％，由此可见，舒适性空调去除显热的能力只是精密空调的70％左右，如果要去除同等能量的显热，就必须配用更大能量档次的空调设备，才能满足要求，但随着制冷能力的加大，湿度的下降也在所难免，为维持恒温恒湿要求，还必须另外补充加湿装置，这样对节约能源是非常不利的。
⑵、普通空调不能满足机房对风量及换气次数的要求电子计算机房的单位容积发热量很大，随着科学技术的不断进步，各种精密电子设备愈来愈趋于小型化，各类电子元器件的紧密排布，对散热效果提出了越来越高的要求，为了保证电子元件的及时排出显热及整个机房的温度梯度变化率≤1℃/10分钟，这就对空调机的风量及换气循环次数提出了严格要求，以目前使用较多的3万大卡左右能量的空调为例，作为精密空调它的风量应该≥10000m3/h，换气次数≥30次/h，而一般舒适性空调的风量只有6000－6500 m3/h，换气次数只能达到10次/h，远远不能满足机房的要求。
上送风和下送风机房精密空调的区别
上送风和下送风机房精密空调的区别机房精密空调的送风和回风方式有多种，上送风、下送风、上回风、下回风等，针对不同的机房环境和设备要求选择不同的送风方式，来保障机房稳定高效的运行，机房专用空调机送风形式有上送风和下送风。
什么是上送风精密空调？上送风系统在机房顶部安装散风口，冷风从出风口排出对机房内制冷，这种送风方式由于冷风先与空气混合，影响制冷效果，一般适合用在小型机房或是散热量小的机房一般也采用将天花板以上作为静压箱来处理，当有的用户需要接风管是时候，我们希望风管不宜过长，应保证静压消耗小于75Pa，如确实需要较长风管，考虑采用增压风机系统来弥补。
什么是下送风精密空调？下送风在地板上开孔，将地板下作为一个静压箱，在机架下方装有出风口，使经过空气调节的较低温度气体自下而上流过程控机架，将热量带走，精密空调冷风向下排出，将冷风送向机房内设备达到制冷，从而保证程控机在一个适宜的环境温度下工作。
上送风方式的优点：（1）因为通信设备是上走线方式，机房内没设活动地板，空调机组所需加湿给水管、凝结水排管均为明布置，一旦有漏水现象，能快速发现，及时排除，消除引起机房不安全的因素。
（2）机房内没有活动地板，不易积灰，即使房间有灰尘，清理打扫很方便，从而使空调机组的过滤网使用时间长，减少维护管理的工作量。
（3）对于程控交换机房，通信设备一般多是分期分批，逐步安装的，空调设备也是与通信设备同步分批安装，通信电缆上走线的机房有利于空调设备加湿给水管、凝结水排水管的扩容建设。
上送风方式的缺点：（1）上送风的空调送风方式是由机房的上部送到通信设备，与热空气交换后，从机房的下部回到空调机组内。
机房的送风气流组织与空气流动特性相矛盾，从而使得房间最下部温度偏高，不利于通信设备的运行。
（2）根据机房的大小，空调机组送风距离的长短，空调上送风具体形式有所不同。
需要送风距离较短时，可以用消音送风帽的风口直接送到机房内，机房内的气流组织为上侧送风下侧回风方式。
精密空调下送风与上送风有什么区别
精密空调下送风与上送风有什么区别机房精密空调的送风和回风方式有多种，上送风、下送风、上回风、下回风等，针对不同的机房环境和设备要求选择不同的送风方式，来保障机房稳定高效的运行，机房专用空调机送风形式有上送风和下送风。
什么是下送风精密空调？下送风在地板上开孔，将地板下作为一个静压箱，在机架下方装有出风口，使经过空气调节的较低温度气体自下而上流过程控机架，将热量带走，精密空调冷风向下排出，将冷风送向机房内设备达到制冷，从而保证程控机在一个适宜的环境温度下工作。
什么是上送风精密空调？上送风系统与下送风送风方式相反，在机房顶部安装散风口，冷风从出风口排出对机房内制冷，这种送风方式由于冷风先与空气混合，影响制冷效果，一般适合用在小型机房或是散热量小的机房一般也采用将天花板以上作为静压箱来处理，当有的用户需要接风管是时候，我们希望风管不宜过长，应保证静压消耗小于75Pa，如确实需要较长风管，考虑采用增压风机系统来弥补。
机房精密空调上下送风的区别下送风方式的优点（1）下送风方式是将低温空气直接从底部送到通信设备内，吸收通信设备的热量后，从机房顶部回到空调机组顶部。
空调风流动方向与空气特性相一致，容易得到好的空调效果。
（2）地板下的空间比风管断面的面积要大许多，这就形成了静压箱，因此下送风方式送风均匀，整个机房区域的温差小。
（3）因为送风是在活动地板内，从而使下风的距离与上送风方式在同等条件下，所需的送风风压低，空调设备和送风噪声相对会低一些。
（4）单从空调专业的角度出发，下送风方式不需送风风管和送风口，对于设计施工来说，相对简单方便，空调设备的摆放就可以灵活的进行调整。
由于下送风将通信工艺所需的各类管线，空调专业的管线均隐藏在活动地板内，从而使得通信机房内显得整齐美观。
仅从空调专业投资来说，相对上送风而言投资会低一点。
下送风方式的缺点（1）因为活动地板主要是给通信设备布置各类通信管线用的，一些建设单位从减少消防保护区、降低气体灭火系统投资方面考虑，活动地板的净高度不到400 ｍｍ，一般在工程初期时通信设备少，管线少，且开始管线的布置也是整齐有序，能保证有足够的空间给空调送风用，随着工程的不断扩容，设备管线愈来愈多，加上后期的施工也是怎样省事怎样做，从而无法保证空调送风所需的足够面积，从而影响空调效果。
精密空调系统方式
6、双冷源型
6、双冷源型
优缺点：
直接膨胀风冷式或水冷式机组中加入一个冷（冻）水盘管，可将直接膨胀系统作 为 冷（冻）水系统的备用系统。
优点： •由于冷水机组的能效比高，因此可以节 能并延长直接膨胀系统压缩机的寿命； •双冷源互为备份、安全、可靠性高。
缺点： •初投资较大； •管线较多； •维护管理较复杂。
冷冻水水泵
风冷冷水机组 楼顶
制冷主机
冷冻水 供、回 水管路
架高地板 加湿器上水管
冷凝水下水管
冷冻水
5、冷冻水型
优缺点：
优点： •室内机故障率低，外形尺寸和重量相对较小； •室外部分占地面积小； •室内外机之间相连的管线少，长度和高差几乎不受限制； •冷水机组效率较高，节能； •有自然冷却功能可供选择，节能；
适用于配有冷（冻）水系统的机房和对可靠性要求很高的机房使用。
室外机低于室内机的安装示意图
1、风冷型（直接膨胀系统）
优缺点：
优点 ： ●系统简单，维护管理方便； ●系统可分期分批建设，节约投资； ●机房内漏水的潜在威胁小； ●有带自然冷却模块（带制冷剂泵的节能模块）的机组可供选 择，可减少压 缩机的运转时间，降低能耗。
缺点： ●室内外机组之间相连的管线多，冷媒管长度和高差均有严格的限制； ●需要有足够的合适位置安放室外机，多台室外机密集安放易造成过热。 ●室外机噪声对周围环境影响较大。 适用于空调机台数较少、有足够的合适位置安放室外机的机房、希望分期分 批建设的机房、要求运行维护管理较简单的机房。
缺点： •对安全性要求高的机房，冷水机组、水泵应为冗余设计， 循环水需要采用双路系 统，成本较高； •冷（冻）水管路引入机房，而且往往管径较大，占用活动地板下较大空间，漏水的 潜在威胁较大； •运维管理较复杂。 适用于大型数据中心
机房精密空调与普通舒适性空调的比较
机房精密空调与普通舒适性空调的比较
机房精密空调机组
普通舒适性空调
1
机房精密空调对机房的温度、湿度、洁净度和气流速度，都进行相应的控制。使机房的温度精密控制在±1oC，湿度精度在±5%，有利于电气设备的良好稳定运行。
普通空调不具备机房空调的高可靠性特点，为民用舒适性空调，断电后又通电不能自启动，不适合无人职守机房的要求。
7
机房精密空调设计寿命为10年，365天24小时连续运转情况下的要求。机组选用零部件，控制系统，安装铜管路，都需要进行严格控制。
普通空调设计寿命为10年，一般使用情况为夏冬两季，经过试验，如果用于机房24小时开启，那么使用寿命将大打折扣，只能用3－5年。
普通空调只控制温度，对其他三个特征度没有太多的控制，为民用设备。
2
机房的特点是全年设备都在运行，设备散热量较大，需要空调机组全年制冷运行，机房空调配置可调速冷凝风扇，冬季可正常制冷运转。
普通空调在冬季的制冷运行，要解决稳定冷凝压力和其它相关的问题，容易低压报警跳空气开关，无法正常运转。
3
机房要求其运行点为：冬季，20±2oC，夏季，23±2oC，机房空调把运行点作为设计点，因而机组始终处于最佳运行点，满足机房的环境要求，使设备稳定运行。
普通空调设计点温度一般为27oC，所以机组的实际供冷能力一般比样本标明的额定值低15-25%；此外，运行点偏离设计点时，机组的部分机件性能由于偏离了最佳运行点，从而影响了机组整体的匹配状态，不利于机组性能的充分发挥和高效率运行。
机房空调种类与对比
冷冻水型
• 系统简介： • 冷冻水型机房精密空调以前主要使用于南方区
域，现在随着IDC机房的建设，对空调的需求 量也越来越大，而冷冻水型空调以冷量大、能 效比高等特点被数据中心机房采用。 • 系统组成： • 冷冻水型空调由冷冻水主机（螺杆机、离心机 等）、空调室内机、冷却塔、膨胀水箱、循环 水泵和连接管路等组成。
南京佳力图空调机电有限公司
冷冻水型
• 优点：
• 系统能效比高； • 室外安装空间小； • 不受楼层高度影响。
• 缺点：
• 管路系统需要的安装空间大； • 冷冻水主机需在建筑时考虑放置位置； • 施工周期长； • 扩容性较差。
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冷冻水型
• 系统初投资和运行维护成本：
• 冷冻水型空调系统组成较复杂，初投资成本比 风冷型高；
乙 二 醇 ） 系 统
水冷双冷源系统图示
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风冷直接膨胀式系统
• 系统简介： 风冷直接膨胀式恒温恒湿空调，是机房专用空
调常用的一种冷却系统，适用于南北方任何区域， 在室外－45℃～＋50℃范围内均可正常制冷，工作 稳定可靠。 • 系统组成：
风冷直接膨胀式系统由室内机、风冷室外机和 内外间连接铜管组成，系统简单，组成器件少
南京佳力图空调机电有限公司
风冷直接膨胀式系统
• 优点： • 系统简单，只有室内机与室外机组成，适用于南北方任何区域，
在室外湿度－45℃－＋50℃范围内均可正常制冷，工作稳定可靠； • 室外机和室内机之间由细小的铜管连接，节约了安装空间，同样
冷量需要的管井尺寸小； • 各系统独立工作，当单个系统出现故障后只需对故障机进行检修，
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机房精密空调的种类有：风冷型、水冷型、双冷源型及自由制冷型。
对于精密空调的制冷，不管是以上哪一种，都是通过精密空调内的制冷剂的状态变化从外界吸收热量或向外界释放热量。
除非精密空调的部件或者铜管泄露，不然制冷剂是处在一个密闭的环境里，制冷剂就在压缩机、冷凝器、压力膨胀阀、风机和铜管之间循环，同时改变制冷剂自身的状态，即气态变为液态，液态变为气态，这就是所谓的内循环。
一、风冷型机房精密空调
风冷，即空调的制冷剂通过风来冷却，安装在室外的冷凝器（精密空调室外机）将冷凝剂的热量带走，使制冷剂放出热量。
风冷型冷凝器，主要由若干组铜管和风机组成，由于空气的传热性能很差，通常会在铜管外增加肋片，以增加空气侧的传热面积，同时用风机来加速空气流动，增加散热效果，其中风机的速度有恒速的，有可调的，或者恒速+可调。
根据不同厂家设备的要求，室内机与室外机之间铜管的距离，即室内外机之间的高度差也有要求，在选型时要与实际情况相结合。
风冷型一般采用下送风，上回风，由于大多数数据中心均采用防静电地板，把防静电地板（离楼板高度一般为40~45cm之间）下的空间作为空气静压箱，在设备机柜吸气方向设置出风口，冷风经过设备机柜后变成热风，再通过回风管或顶部吊顶回风或者直接返回精密空调的回风口（一般采用热风直接返回，因此精密空调的摆放位置很重要）。
因此，风冷型精密空调的应用较为广泛。
风冷型机房精密空调存在一些缺点：
1、外机的噪声和发热大，对周边环境的影响。
2、在夏季高温期，室外机可能因为散热不良导致高压报警。
3、室外机肋片容易积累灰尘，不经常清洗，会影响空调的制冷效果。
4、制冷效率较低，低于水冷型。
5、在严寒地区应用效果不佳。
6、室内外机之间铜管长度级室内外机之间高度差的要求。
二、水冷型机房精密空调
水冷型机房精密空调的结构跟风冷型的差别不大，主要的差别是：水冷型机房精密空调在室内机设置水冷板式冷凝器（跟风冷型精密空调相比，制冷剂的内循环只在室内机，压缩机的工作压力就要小得多），制冷剂在经过水冷板式冷凝器时放出热量，而水冷板式冷凝器的冷水吸收热量后经水泵（一般安装在精密空调外部）排到大楼冷却塔，再由冷却塔将热量排放到空气中去。
由于冷却塔为热湿型交换设备（空气与水直接接触），所以冷却效果好。
也有选用干冷型室外冷凝器。
水冷型机房精密空调也存在一些缺点：
1、电子信息设备是必须远离水的，因此对与精密空调连接的水管提出了极高的要求，包括水管本身质量、水管走向、水管焊接技术等，同时要严密监视漏水情况，因此对客户而言，这点是最为担心的。
2、由于冷却水为循环水，长期与空气接触后会非常脏，因此在水循环管路上必须安装水过滤器。
3、增加了冷却塔、水泵、水管的单点故障，需要有备用设备。
4、维护费用较高。
5、能耗比风冷的低不了多少。
因此，水冷型机房精密空调应用较少。
三、自由制冷（乙二醇冷却制冷）
这种机型主要用在北方寒冷地区，也可以算是水冷型机房精密空调。
一旦室外温度低于0摄氏度时，在水中加入乙二醇溶液（保证水不结冰），保证冷却水不结冰。
与一般水冷型机房精密空调不同，
自由制冷型机房精密空调在室外安装干式冷却塔，跟风冷型机房精密空调的室外机类似，只是管道内的物质不同，前者是热水，后者是高温冷凝剂。
四、冷冻水制冷
设置冷冻水型机房精密空调的前提是有冷冻水，可以利用中央空调的冷冻水，或者新建冷冻水系统。
冷水机组（风冷冷水机组、水冷冷水机组）风冷冷凝器、冷却塔。
冷水机组（相当于室外机）包括四个主要组成部分:压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，从而实现了机组制冷制热效果
冷冻水机房精密空调在室内机主要由冷冻水盘管、风机、电加热器、加湿器和水阀组成，一般不设压缩制冷系统，因此这种机型的前期投资比较小，但是依赖于冷冻水，如果冷冻水无法供应则系统瘫痪。
因此，就有下面的双冷源系统。
五、双冷源系统
双冷源系统是为确保机房精密空调的制冷的保障性，同时充分利用大楼中央空调的冷冻水，可以采用双冷源机房精密空调。
有下面2种组合：
1、风冷冷凝+冷冻水，以冷冻水系统为主用，风冷系统为备用。
2、水冷冷凝+冷冻水，以冷冻水系统为主用，水冷系统为备用。
优点：
双系统互为备份，安全可靠性高。
可以充分利用大楼中央空调冷却水，起到节能的效果。
缺点：
初期投资较大。
管线较多，占用空间大，给安装带来麻烦。