【干货】智能建筑中的機房空調与新风系统

2017-08-02

[導讀]計算機機房專用精密空調機組是世界上先進的西方國家科學家根據目前世界上各類品牌計算機設備對綜合環境的變化要求而專業設計的一種特殊空調機,它與普通空調系統相比有許多不同之處。

  1、機房精密空調系統

  計算機機房專用精密空調機組是世界上先進的西方國家科學家根據目前世界上各類品牌計算機設備對綜合環境的變化要求而專業設計的一種特殊空調機,它與普通空調系統相比有許多不同之處,它主要的特點有以下幾點;

  設備散熱量大,散濕量小:大中型機房的裝設功率大,運行中機櫃的散熱量不但大而且集中。一個機櫃的散熱量每小時出幾千瓦至幾十千瓦不等,且無散濕量加之機房內人員稀少所以每平米的散濕量平均爲8-16g。

  保持常年恒溫環境:23℃±1℃(因計算機主機及相關設備爲不間斷熱源器件)。

  保持常年恒濕環境:相對濕度45%——65%(因計算機主機及相關設備在濕度較大情況下易造成電路板等接插件短路,而在濕度較小情況下,易産生靜電吸附、集成塊龜裂,造成對主機的損害)。

  保持機房環境內的塵淨度:此類空調機以地板下爲高壓送風口,以天篷以上或天篷以下空間爲低壓回風庫,進行內循環工作。在循環過程中采用了高效過濾網系統使機房內空間得到不斷的淨化。

  空調送風焓差小,風量大:機房設備散熱量的95%左右是顯熱,熱量大、濕量小,熱濕比接近無窮大。因此,空調的空氣處理可近似作爲一個等濕降溫過程,這種工況下的焓差小要消除余熱必然是風量大。

  采用下送風、上回風的送風方式:設備散熱量大且集中,進風口一般設置在設備下部,自下而上的冷空氣迅速而有效的冷卻設備。

  較長時間的空調運行:機房一般是在24小時而不間斷的工作,即使冬天還有余熱,因此空調系統要能夠一年四季不間斷運行。

  空調負荷的確定

  機房主要熱量的來源

  ①設備負荷(計算機及機櫃熱負荷);

  ②機房照明負荷;

  ③建築維護結構負荷;

  ④補充的新風負荷;

  ⑤人員的散熱負荷等。

  ⑥其他

  熱負荷分析:

  (1)計算機設備熱負荷:

  Q1=860xPxη1η2η3 Kcal/h

  Q:計算機設備熱負荷

  P:機房內各種設備總功耗

  η1:同時使用系數

  η2:利用系數

  η3:負荷工作均勻系數

  通常,η1η2η3取0.6—0.8之間,

  本設計考慮容量變化要求較小,取值爲0.6。

  (2)照明設備熱負荷:

  Q2=CxP Kcal/h

  P:照明設備標定輸出功率

  C:每输出1W放热量Kcal/hw(白炽灯0.86口光灯1)根据国家标准《计算站场地技术要求》要求,机房照度应大于2001x,其功耗大约为20W/M2以后的计算中,照明功耗将以20 W/M2为依据计算。

  (3)人體熱負荷

  Q3=PxN Kcal/h

  N:機房常有人員數量

  P:人體發熱量,輕體力工作人員熱負荷顯熱與潛熱之和,在室溫爲21℃和24℃時均爲102Kcal。

  (4)圍護結構傳導熱

  Q4=KxFx(t1-t2) Kcal/h

  K:轉護結構導熱系統普通混凝土爲1.4—1.5

  F:轉護結構面積

  t1:機房內內溫度℃

  t2:機房外的計算溫度℃

  在以後的計算中,t1-t2定爲10℃計算。

  屋頂與地板根據修正系數0.4計算。

  新風熱負荷計算較爲複雜,我們以空調本身的設備余量來平衡,不另外計算。

  (5)其他熱負荷

  除上述熱負荷外,在工作中使用的示波器、電烙鐵、吸塵器等也將成爲熱負荷,由于這些設備功耗小,只粗略根據其輸入功率與熱功當量之積計算。

  計算主機房主要的熱負荷來源于設備的發熱量及維護結構的熱負荷。因此,我們要了解主設備的數量及用電情況以確定精密空調的容量及配置。根據以往經驗,除主要的設備熱負荷之外的其他負荷,如機房照明負荷、建築、維護結構負荷、補充的新風負荷、人員的散熱負荷等,可根據計算機房的面積測算。

  需要精密空調作用的區域爲主機房和配電間。

  機房總熱負荷的計算:

  主机房 Q =45M2×(350-400W)/M2=15.7-18KW

  主機房精密空調采用下送風方式,制冷量18KW,一用一備,雙冗余設計。

  機櫃空調進風及回風的設計:

  本工程中,機櫃的進風設置在機櫃正面的底部,在機櫃底部的靜電地板處割出300mm的出風口,同時每機櫃中未設置服務器的前面空間安裝擋板,這樣空調的進風大量的進入設備的進風通道,高效的利用空調。同時在熱通道(2列機櫃之間)設置檔板,更好的讓熱風朝著精密空調回風的方向流動,以提高空調的運行效率及實現更合理的運行工況。

  機房的精密空調運行需實現節能群控功能,具體如下:

  1) 避免多台设备中部分制冷部分制热;

  2) 实现主备份功能,根据回风温度确定主机的开启台数;

  3) 当负载平衡时,主机可以定时轮流切换。

  根據機房實際情況,精密空調的室外機安裝在室外。室內根據熱風與冷分自然運行的原理,爲取得好的送風效果,采用地板下送風,水平回風的方式。

  2、新風系統

  在充分滿足主機設備的運行環境基礎上,爲機房區工作人員設計了適量的新風輸入系統以滿足機房區操作人員的工作舒適度,爲確保工作人員新風量的攝入且不影響機房區溫度、濕度、純淨度的變化。其中對主機房引入新風,具體方式是當機房無人時新風不開啓,當機房有人員進入且時間較長時,開啓新風。

  爲了設備的正常工作達到機房正壓,並給人員一個舒適的工作環境,在機房內設置管道式新風系統,更換室內不新鮮空氣,補充氧氣。要求新風系統能夠濾除空氣中的雜質和灰塵(帶初效過濾器),采用靜音型雙向流管道式恒溫新風機,吊頂上安裝。

  处理风量:根据以上要求并结合机房规范,为保证机房空气新鲜的需要,机房新风引进量按照5人的新风量,每人40 m3,即新风量>=40×5=200m3/h,考虑一倍的冗余,即400m3。

  采用熱交換通風扇設計,根據計算機機房面積及內部維護人員數量。

  新風機送回風管道采用1.2mm鍍鋅鋼板卷口制作,出風口處采用300*300鋁合金百葉。

  3、排風機

  爲了滿足氣體滅火區域消防事後的排風要求,機房氣體滅火區設置機械排風裝置。

  需要排風的區域爲主機房、配電間。

  確定最小排風量:

  最小排风量(m3/h)= 机房面积×房间高度×每小时换气次数(按每小时换气5次计算) =(45)×2.6×5= 585m3/hm3/h。配置1台轴流风机,吊顶上安装,排风量为600m3/h。

  同時在配電間門口設置消防強排風開關。

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