機房精密空調的全方位解析

機房專用空調設備制冷系統形式很多，可以根據工程項目的特點，選用不同的制冷系統。機房專用空調機組制冷系統主要冷卻形式有風冷式、水冷或乙二醇水冷式、冷凍水式、雙冷源系統等。一般而言，在選擇冷源形式時需要參考的內容大致包括：系統投資，系統效能，運營、維護的成本，以及所在地氣候條件等。

1、風冷式機組的組成及工作原理

風冷式直接蒸發系統使用冷媒作為傳熱媒介。機房專用空調機組內的制冷系統由蒸發盤管、壓縮機、冷凝器等制冷管路組成，室內空氣穿過機組內部風道進行循環。將遠端的風冷冷凝器與室內機相連接，整個制冷循環在一個封閉的系統內，從而吸收房間內的熱負荷并排放到大氣中去。

2、風冷式機組的應用特點

風冷式機組在數據中心機房的應用最為廣泛，它具有以下特點。

優點：

直接蒸發制冷循環，沒有冷凍水和冷卻水系統；每個機組都有自帶的壓縮機，可以在每個機房內實現N+1的備份方式；安裝內容相對簡單；室外機安裝分散，不需太多考慮室外機承重問題；日常維護相對簡單，不需考慮水系統。缺點：

對于大型數據中心，每個機組、壓縮機制冷系統均需要一套制冷銅管連接，工程量巨大；室內機、室外機距離受到限制，當量長度大于50m時效率會有較明顯的下降；在大型數據中心中室外機由于數量較多，占用的面積要相對大一些。

一、水冷或乙二醇水冷式系統

1、水冷式機組的組成及工作原理

水冷或乙二醇冷卻系統的內部結構與風冷式機組相同，室內空氣通過蒸發器盤管循環。與風冷式不同的是，水冷機組內部安裝有板式冷凝器，將實現房間熱量與乙二醇溶液之間的熱轉換。該冷凝器內的液體作為一個二級傳熱媒介，被抽到遠處安裝的空氣冷卻式干冷器或冷卻塔內，熱量在那里最終排到大氣。水冷卻系統機房專用空調機組每臺機組均自帶制冷循環系統，并配有單獨的水冷冷凝器，冷凝器置于室內機內部。所有機組的冷卻水可以做成一個冷卻水循環系統，由水泵提供循環動力，室外冷卻水可采用開放冷卻水塔和封閉干冷器兩種方式。機房專用空調要求一年四季連續運行，封閉干冷器更為耗能，不宜采用;通常采用冷卻水塔的冷卻方式。

從節能方面考慮，有的恒溫恒濕空調機組在水冷或乙二醇冷卻系統的蒸發器上平行加入一個自然冷卻用的盤管。在較低的室外環境溫度下，通過中央控制器精確地控制閥門，自然冷卻盤管將吸收室內的全部的傳熱量。在換季期間，環境溫度將降至機房所需的溫度以下，自然冷卻盤管將提供預制冷以減少壓縮機的運行時間，壓縮機一般只需80%的輸入功率，因此可以顯著地節省成本。

2、水冷式機組的應用特點

優點：

每個恒溫恒濕機機組的冷凝器、蒸發器均在室內機內部，制冷循環系統在機組內部完成，制冷效率相對風冷機組高；不需要室內、室外機的連接銅管，只需要一組冷卻水管道可以將所有的機組連接在一起，在大型數據中心系統里，工程量能相對減少，不存在室內、室外機距離限制；可以用幾組較大的室外干冷器做N+1備份工作方式，在中大型數據中心占地面積相對較小；擴容方便，初期設計時留好接口，不需要在投入使用后需要擴容時再尋找室內、室外機通道；水循環管道不需要太厚的保溫處理，節省通道空間。缺點：

數據中心內部帶有水循環系統，需要設置防漏水檢測系統和防護措施；施工工程相對復雜，需要有壓力管道施工工藝的工程隊完成；日常維護的工作較風冷型復雜，對水質的要求相對較高，故障率和維護成本較高，容易形成單點故障，但比冷凍水型簡單；節能效果有限，在中小機房使用能耗較高，在大型機房中使用較風冷型空調能耗低但較冷凍水型能耗高，同時運行維護費用不低，因而一般使用水冷空調的機房較少。二、冷凍水式系統

當有中央空調冷凍水系統或具備單獨的風冷冷凍水機組被作為換熱方式時，室內空氣可通過冷凍水盤管，直接將熱負荷傳遞到冷凍水系統內。在專用空調機組中央控制器的控制下，水流量通過一個兩路或者三路的制冷水閥門進行調節，精確地保持機房內的氣溫狀態。采用獨立的風冷冷水機組提供冷源時，適合多臺N+1備份方式，提高整個系統的運行保障能力。

為提高空調機組的安全性和備份能力，也可在機組內安裝兩套獨立的制冷盤管和控制閥門，能夠處理來自兩個獨立系統的冷凍水。可以在將中央空調冷凍水系統作為基本的冷凍水源，而單獨的風冷冷凍水機組作為二級冷凍水源，特別適用于中央空調冷凍水系統在周末或深夜不再使用的情況。

優點：

風冷冷水機組集中制冷，制冷效率最高，運行費用最低；不需要室內機、室外機的連接銅管，只需要一組冷卻水管道可以將所有的機組連接在一起；在大型數據中心系統里，工程量能相對減少；不存在室內機、室外機距離限制；可以用幾組冷水機組做N+1備份工作方式，占地面積相對小；室內機價格非常便宜，整體造價低。缺點：

數據中心內部帶有水循環系統，需要設置防漏水檢測系統和防護措施；施工工程相對復雜，需要有壓力管道施工資質的工程隊完成；日常維護的工作復雜，需要在冷水機組的維護人員。

三、 雙冷源系統

由上述三種基本的冷卻方式可組成不同類型的雙冷源系統，如風冷+冷凍水系統、水冷+冷凍水系統。

1、風冷+冷凍水系統

風冷+冷凍水系統是分別由風冷和冷凍水系統的制冷盤管組成，通過中央控制器控制系統運行，將風冷系統作為冷凍水系統的備用系統，增加了機房的安全性和附加備份，反之亦然。

2、水冷+冷凍水系統

水冷+冷凍水系統分別由水冷和冷凍水系統的兩盤管組成，可以使兩個系統互為備份。

3、雙冷源系統的應用特點

優點：

適應性強，具備靈活的冷卻方式；雙系統互為備份，安全可靠性高；可以充分利用機組的節能模式。缺點：

初期投資較大；管線較多，占用空間大，給安裝帶來麻煩。