说明+动图,保证让你把数据机房空调系统弄得明明白白
来源: | 作者:XSY | 发布时间: 2021-08-30 | 162 次浏览 | 分享到:

说明+动图,保证让你把数据机房空调系统弄得明明白白

  机房空调属于精密空调的一种,是为了满足精密设备特殊工艺及特定环境的要求而设计的,其目的是精确控制其温度、湿度等并要求控制在一定范围。

  机房空调具有高显热比、要求大风量。为达到所需空气参数,空调系统由制冷循环和空气循环两个循环部分组成,制冷循环主要分为水冷和风冷两类。下面我们就通过系列动图,来了解下机房空调的制冷循环和空气循环

Pt.1制冷循环原理

制冷循环由压缩过程、冷凝过程、膨胀过程、蒸发过程组成。就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中,反复地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发,不断的在蒸发器处吸热汽化,进行制冷降温,将热量从室内搬运到室外。

所谓水冷和风冷的区别,其实就是与水或者空气进行热量交换的区别。

制冷循环

Pt.2空气循环

2.1 送风方式


末端的送风方式常规分为上送风方式,风管送风方式和地板下送风。


2.2 典型布置

为了优化气流和进一步提升冷却,采用约束送风是比较常用的通风并划分冷池的一种方式,冷热通道分离,如下图。

冷热通道分离

除此之外,为了降低气流输配距离,还有行间空调和柜级空调

传统的房间级空调到微模块的演变

部分数据中心也会采用顶置空调,采用热通道封闭方法,进一步缩短气流循环距离,安装顶置空调的放置方式,可以分为卧式和立式。

立式顶置空调

卧式顶置空调


为了进一步降低气流输配距离,部分数据机房也会采用柜级冷却方式,如热管背板。


Pt.3机房风冷系统

这是最传统的冷却方法,空调由内机和外机通过氟管路连接而成,内机由压缩机、膨胀阀和蒸发器等组成,可以实现制冷和气流输送等功能,外机则用来散热。


风冷制冷原理

常规采用定速涡旋压缩机制冷,少量采用数码涡旋或者变频涡旋压缩机;风冷室外机安装在室外或楼顶,内外机距离有限制:常规不高于室内机20米,不低于室内机5米,室内外管路长度推荐小于60米,超出需要延长组件和措施。

风冷机房空调典型结构


3.1 适合场景

风冷空调相互间独立,无单点故障,特别适合中小型数据中心,当输送气流距离较短时,可以单侧布置,当输送距离较远时,采用双侧布置,如图6。

数据中心风冷空调布置


3.2 内机方式

除房间级空调外,还有风冷行间空调和柜级空调,这种方式,可以降低气流的输配距离,减少风机耗电,行间空调配合冷热池封闭可以取得较好的冷却效果,图7,如果不封闭如图8。


房间级空调典型气流

行间空调+热池封闭


风冷行间空调

3.3 风冷机房空调优缺点

优点:系统简单、完全独立,投资低,分期建设方便,无单点故障,可靠性高。

缺点:外机数量多;涡旋压缩能效低于离心机;外机风冷散热,大规模布置不宜,夏天容易高压;整体能效不高。

适合:中小型数据中心。

Pt.4机房水冷系统

与传统的商用水冷系统相同,水冷冷冻水系统包含两个水系统,冷却水系统和冷冻水系统,系统主要由水冷冷水机组、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵、水处理设备、定压补水系统、冷冻水空调末端及管路阀门等组成。

4.1 压缩机

水冷冷冻水系统一般采用大型冷冻机组,冷量较大的选用离心机组以获得较好的能效比,部分中型数据中心也会选用螺杆机组。



4.2 板换

为了进一步提升能效,降低能耗,也会选配板换系统,图13,当环境温度较低时,开启板换自然换热。

4.3 末端方式

冷冻水空调末端也分为房间级(图14)、行间级(图15)和柜级空调。

4.4 冷却塔

冷却塔有开塔、闭塔,有横流和逆流之分,数据中心冷却塔一般选用钢塔,下图为横流开式钢塔。

4.5 循环水泵

水泵是一种把机械能转换为液体能量、让水在水系统中循环起来的装置,冷冻水和冷却水的循环都是通过水泵来进行的,常见循环水泵有端吸泵和双吸泵。

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4.6 蓄冷罐

考虑市电中断后,冷冻机组从开机到正常运作需要一定的时间,故必须进行一定数量的冷冻水量储备,如建立蓄冷罐或者蓄冷池,确保机房设备安全运行。蓄冷罐有开式和闭式之分,闭罐又分为立式和卧式。

4.7 系统特点

优点:采用冷却塔散热,占地面积小且散热效果好;离心压缩能效高;冬季情况下使用板换可以实现免费供冷。

缺点:系统构成复杂,投资大,有冷却和冷冻两个水系统,建设实施和运行维护复杂;水系统可靠性低,存在水浸机房可能;存在单点故障,需采用设备备份、环网或者双系统来解决可靠性问题。

常见布置:冷机能效高,终期负荷配备板换自然冷却可以取得较好的能效,是目前大型数据机房中心普遍采用的方案。

4.8 制冷机组的一些节能方法

水冷制冷机组可以通过变频等方式来调节流量,以实现节能的目的。

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