精密空調(diào)是指能夠充分滿足機(jī)房環(huán)境條件要求的機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)(也稱恒溫恒濕空調(diào)),是在近30年中逐漸發(fā)展起來的一個新機(jī)種。早期的機(jī)房使用舒適性空調(diào)機(jī)時,常常出現(xiàn)由于環(huán)境溫濕度參數(shù)控制不當(dāng)而造成機(jī)房設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定,數(shù)據(jù)傳輸受干擾,出現(xiàn)靜電等問題。
精密空調(diào)特點(diǎn)
大風(fēng)量
與相同制冷量的舒適性空調(diào)機(jī)相比
,整體機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)的循環(huán)風(fēng)量約大一倍,相應(yīng)的焓差只有一半,機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)運(yùn)行時通常不需要除濕,循環(huán)風(fēng)量較大將使得機(jī)組在空氣露點(diǎn)以上運(yùn)行,不必要像舒適性空調(diào)機(jī)那樣為應(yīng)付濕負(fù)荷而不得不使空氣冷卻到露點(diǎn)以下,故機(jī)組可以通過提高制冷劑的蒸發(fā)溫度提高機(jī)組運(yùn)行的熱效率,從而提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),顯熱比為1.0的機(jī)組的單位制冷量的能耗僅是顯熱比為0.6的機(jī)組的60%左右。同樣,機(jī)房要求溫濕度指標(biāo)相對穩(wěn)定,較大的循環(huán)風(fēng)量將有利于穩(wěn)定機(jī)房的溫濕度指標(biāo),顯然,在制冷量一定的情況下,風(fēng)量的增大將導(dǎo)致焓差的減少,因而通常機(jī)組只能在顯熱比相當(dāng)高的工況下運(yùn)行,這恰恰與機(jī)房的負(fù)荷特點(diǎn)相適應(yīng)。
通常舒適性空調(diào)冷負(fù)荷中有30%是為了消除潛熱負(fù)荷,有70%是為了消除顯熱負(fù)荷。對機(jī)房來講,其情況卻大不相同,機(jī)房主要是設(shè)備散出的顯熱,室內(nèi)工作人員散出的熱負(fù)荷及夏季進(jìn)入房間的新鮮空氣的熱濕負(fù)荷(僅占總負(fù)荷的5%)。并且冬季是需要加濕而不是減濕,即使在冬季機(jī)房仍需要消除熱負(fù)荷,特別是程控機(jī)房更是如此。鑒于以上特點(diǎn),如將一般舒適性空調(diào)機(jī)組用于機(jī)房,則會造成能量浪費(fèi)。例如一個熱負(fù)荷為 7056kcal/h的機(jī)房,若使用機(jī)房專用空調(diào)機(jī)組,則總耗電量為2.7kw,而舒適性空調(diào)機(jī)組則需耗電8.1kw,即多耗電兩倍。同樣制冷量的空調(diào)機(jī)其風(fēng)量各異,舒適性空調(diào)機(jī)的風(fēng)量與冷量比為1:5,而恒溫恒濕機(jī)風(fēng)量與冷量比為1:3.5,機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)具有大風(fēng)量、小焓差、高顯熱比的特點(diǎn),通常焓差為2kcal/kg左右。也就是說,機(jī)房的熱負(fù)荷90%~95%是顯熱負(fù)荷,同樣的熱負(fù)荷顯熱比越高要求送風(fēng)量越大。這就要求機(jī)房的空調(diào)系統(tǒng)能夠提供較大的送風(fēng)量,所以一般機(jī)房送風(fēng)量要比通常舒適性空調(diào)房間所需的送風(fēng)量大1.6~2倍。
熱負(fù)荷變化
通常要在10%~100%之間變動,對于隨著系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大,空載設(shè)備將會動態(tài)退出或者設(shè)備根據(jù)進(jìn)度并未完全上電造成的。。因此,機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)必須能夠適應(yīng)這種負(fù)荷的變化,以使電子元器件工作在所要求的環(huán)境條件之中,保證電路性能的可靠性。
送風(fēng)方式
由于要與電子通信設(shè)備的冷卻方式相適應(yīng),機(jī)房的空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)回風(fēng)方式是多種多樣的:有上送風(fēng)、下送風(fēng),有上回風(fēng)、下回風(fēng)、側(cè)回風(fēng)等,生產(chǎn)企業(yè)一般是利用標(biāo)準(zhǔn)化手段開發(fā)一系列機(jī)型,以滿足用戶的不同需要。
機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)送風(fēng)形式多為上送下回和下送上回式。機(jī)房中鋪設(shè)防靜電活動地板,機(jī)房專用精密空調(diào)采用下送上回式送風(fēng),使冷氣直接進(jìn)入活動地板下,這樣使地板下形成靜壓箱,然后通過地板送風(fēng)口,把冷氣均勻地送入機(jī)房內(nèi),送入設(shè)備機(jī)柜內(nèi)。為此,機(jī)房專用精密空調(diào)應(yīng)有足夠的風(fēng)量把機(jī)房中的熱量帶走。采用這種送風(fēng)形式可大大提高空調(diào)效率,同時還可以大幅度節(jié)省過去習(xí)慣的管道送風(fēng)的工程費(fèi)用,降低工程造價(jià),使室內(nèi)布局美觀。這是機(jī)房理想的送風(fēng)方式。當(dāng)然,機(jī)房送風(fēng)形式要與設(shè)備散熱形式一致。
過濾
通常標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)組中,空氣過濾器均采用粗、中效過濾,而在一些進(jìn)口的特型機(jī)組中,從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用預(yù)留亞高效過濾器或高效過濾器的安裝位置,根據(jù)用戶需求選用(如凈化手術(shù)室等就選用亞高效過濾器)。只要用戶要求,過濾系統(tǒng)可以很方便地以更換過濾器或者增加過濾器的方式進(jìn)行升級。一般A級潔凈要求使用高效或亞高效過濾器,B級潔凈要求使用亞高效或中效過濾器,即使是C級潔凈要求也應(yīng)該使用中效過濾器。然而,舒適性空調(diào)機(jī)一般只有初效過濾器,如果需要提高過濾效率,也只能是改裝,而且往往還需增加風(fēng)機(jī)、加大風(fēng)壓,以免空調(diào)機(jī)因安裝了高效或亞高效過濾器而使送風(fēng)能力大幅度下降。
可靠性
針對機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)高可靠性的要求,機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)在結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造以及空調(diào)系統(tǒng)組成等方面都必須相應(yīng)采取一系列措施,例如設(shè)置后備機(jī)組或后備控制單元,微機(jī)控制系統(tǒng)自動對機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行診斷,實(shí)時對已經(jīng)出現(xiàn)或?qū)⒁霈F(xiàn)的故障發(fā)出報(bào)警,自動用后備機(jī)組或后備控制單元切換故障機(jī)組或故障單元。眾所周知,機(jī)房專用精密空調(diào)的控制系統(tǒng)功能比舒適性空調(diào)完善得多。
控制系統(tǒng)的性能與空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能密切相關(guān)。不少機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)專門開發(fā)一系列的控制器作為空調(diào)系統(tǒng)的組成部分。采用電子控制器或微機(jī)控制已經(jīng)十分普遍,有些企業(yè)已經(jīng)把模糊控制技術(shù)應(yīng)用在計(jì)算機(jī)房專用空調(diào)系統(tǒng)中。
機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)組均采用先進(jìn)可靠的微電腦控制系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)由兩大部件組成,即智能控制器I2-manager和操作顯示器組件Tmaster??刂破魈峁?qiáng)大的模擬和數(shù)字控制能力,可以滿足廣泛的監(jiān)測和控制功能,包括實(shí)時鐘、RS232/RS485通信接口以及標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)連接。大屏幕液晶多制式顯示器,可顯示地道的中文,更加適合中國用戶需求。操作人員可通過鍵盤/顯示器組件查詢設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及各種故障記錄,調(diào)整設(shè)定參數(shù),保證最高的運(yùn)行效率。
控制系統(tǒng)可以控制同一機(jī)組內(nèi)各臺壓縮機(jī)分時啟動,降低啟動電流,均衡同一機(jī)組內(nèi)各臺壓縮機(jī)的工作時間,防止壓縮機(jī)頻繁啟動。多臺機(jī)組可互相串聯(lián),互為備份。多臺機(jī)組可自動分時啟動,降低啟動電流,均衡不同機(jī)組的工作時間。這樣,有利于提高專用空調(diào)機(jī)組的壽命和運(yùn)行的可靠性。
全年制冷
無論是大、中型計(jì)算機(jī),還是程控交換機(jī),都要求空調(diào)機(jī)全年制冷運(yùn)行。而冬季的制冷運(yùn)行要解決穩(wěn)定冷凝壓力和其它相關(guān)的問題。多數(shù)機(jī)房專用空調(diào)機(jī)能在室外氣溫降至-15℃時仍能制冷運(yùn)行,而采用乙二醇制冷機(jī)組,可在室外氣溫降至-45℃時仍能制冷運(yùn)行。與此形成鮮明對比的是舒適性空調(diào)機(jī)或常規(guī)恒溫恒濕機(jī),在此種條件下,根本無法工作。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)
如果把舒適性空調(diào)機(jī)用作機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng),由于機(jī)房要求其運(yùn)行點(diǎn)為:冬季:20±2℃,夏季:23±2℃,而舒適性空調(diào)機(jī)的設(shè)計(jì)點(diǎn)溫度一般為27℃,所以機(jī)組的實(shí)際供冷能力一般比樣本標(biāo)明的額定值低10%~25%。此外,運(yùn)行點(diǎn)偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)時,在一定程度上機(jī)組的部分機(jī)件性能由于偏離了最佳運(yùn)行點(diǎn),從而影響了機(jī)組整體的匹配狀態(tài),不利于機(jī)組性能的充分發(fā)揮和高效率運(yùn)行。然而機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī),由于把運(yùn)行點(diǎn)作為設(shè)計(jì)點(diǎn),因而機(jī)組始終處于最佳運(yùn)行點(diǎn),這就從根本上避免了這些問題。
綜上所述,根據(jù)機(jī)房負(fù)荷特性及特點(diǎn),就需要設(shè)計(jì)出一種將這些要求綜合于一體的空調(diào)機(jī),實(shí)現(xiàn)以處理干冷卻工況為主的空氣處理過程。
使用壽命
一般機(jī)房專用精密空調(diào)廠家的設(shè)計(jì)壽命是10年,連續(xù)運(yùn)行時間是86400小時,平均無故率達(dá)到25000小時,實(shí)際運(yùn)用過程中,如果使用環(huán)境良好,再加上維護(hù)到位, 機(jī)房專用精密空調(diào)可運(yùn)行15年左右。
根據(jù)國家家電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),舒適性空調(diào)機(jī)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)壽命每年按運(yùn)行半年計(jì)算,為3年時間,無連續(xù)運(yùn)行時間指標(biāo),平均無故障時間5000小時,只適合于間斷運(yùn)行,在實(shí)際使用過程中,舒適性空調(diào)機(jī)可連續(xù)運(yùn)行的時間為3~5年,比機(jī)房專用精密空調(diào)相差3倍。在實(shí)際使用過程中,也因工作環(huán)境不同導(dǎo)致其使用壽命有不同的變化。
精密空調(diào)與普通舒適空調(diào)的區(qū)別
[2] 計(jì)算機(jī)機(jī)房對溫度、濕度及潔凈度均有較嚴(yán)格的要求,因此,計(jì)算機(jī)機(jī)房專用空調(diào)在設(shè)計(jì)上與傳統(tǒng)的舒適性空調(diào)有著很大區(qū)別,表現(xiàn)在以下5個方面:
1.傳統(tǒng)的舒適性空調(diào)主要是針對于人員設(shè)計(jì),送風(fēng)量小,送風(fēng)焓差大,降溫和除濕同時進(jìn)行;而機(jī)房內(nèi)顯熱量占全部熱量的90%以上,它包括設(shè)備本身發(fā)熱、照明發(fā)熱量、通過墻壁、天花、窗戶、地板的導(dǎo)熱量,以及陽光輻射熱,通過縫隙的滲透風(fēng)和新風(fēng)熱量等。這些發(fā)熱量產(chǎn)生的濕量很小,因此采用舒適性空調(diào)勢必造成機(jī)房內(nèi)相對濕度過低,而使設(shè)備內(nèi)部電路元器件表面積累靜電,產(chǎn)生放電從而損壞設(shè)備、干擾數(shù)據(jù)傳輸和存儲。同時,由于制冷量的(40%~60%)消耗在除濕上,使得實(shí)際冷卻設(shè)備的冷量減少很多,大大增加了能量的消耗。
機(jī)房專用空調(diào)在設(shè)計(jì)上采用嚴(yán)格控制蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)壓力,增大送風(fēng)量使蒸發(fā)器表面溫度高于空氣露點(diǎn)溫度而不除濕,產(chǎn)生的冷量全部用來降溫,提高了工作效率,降低了濕量損失(送風(fēng)量大,送風(fēng)焓差減?。?。
2.舒適性空調(diào)風(fēng)量小,風(fēng)速低,只能在送風(fēng)方向局部氣流循環(huán),不能在機(jī)房形成整體的氣流循環(huán),機(jī)房冷卻不均勻,使得機(jī)房內(nèi)存在區(qū)域溫差,送風(fēng)方向區(qū)域溫度低,其他區(qū)域溫度高,發(fā)熱設(shè)備因擺放位置不同而產(chǎn)生局部熱量積累,導(dǎo)致設(shè)備過熱損壞。
而機(jī)房專用空調(diào)送風(fēng)量大,機(jī)房換氣次數(shù)高(通常在30~60次/小時),整個機(jī)房內(nèi)能形成整體的氣流循環(huán),使機(jī)房內(nèi)的所有設(shè)備均能平均得到冷卻。
3.傳統(tǒng)的舒適性空調(diào),由于送風(fēng)量小,換氣次數(shù)少,機(jī)房內(nèi)空氣不能保證有足夠高的流速將塵埃帶回到過濾器上,而在機(jī)房設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生沉積,對設(shè)備本身產(chǎn)生不良影響。且一般舒適性空調(diào)機(jī)組的過濾性能較差,不能滿足計(jì)算機(jī)的凈化要求。
采用機(jī)房專用空調(diào)送風(fēng)量大,空氣循環(huán)好,同時因具有專用的空氣過濾器,能及時高效的濾掉空氣中的塵挨,保持機(jī)房的潔凈度。
4.因大多數(shù)機(jī)房內(nèi)的電子設(shè)備均是連續(xù)運(yùn)行的,工作時間長,因此要求機(jī)房專用空調(diào)在設(shè)計(jì)上可大負(fù)荷常年連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),并要保持極高的可靠性。舒適性空調(diào)較難滿足要求,尤其是在冬季,計(jì)算機(jī)機(jī)房因其密封性好而發(fā)熱設(shè)備又多,仍需空調(diào)機(jī)組正常制冷工作,此時,一般舒適性空調(diào)由于室外冷凝壓力過低已很難正常工作,機(jī)房專用空調(diào)通過可控的室外冷凝器,仍能正常保證制冷循環(huán)工作。
5.機(jī)房專用空調(diào)一般還配備了專用加濕系統(tǒng),高效率的除濕系統(tǒng)及電加熱補(bǔ)償系統(tǒng),通過微處理器,根據(jù)各傳感器返饋回來的數(shù)據(jù)能夠精確的控制機(jī)房內(nèi)的溫度和濕度,而舒適性空調(diào)一般不配備加濕系統(tǒng),只能控制溫度且精度較低,濕度則較難控制,不能滿足機(jī)房設(shè)備的需要。
綜上所述,機(jī)房專用空調(diào)與舒適型空調(diào)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面存在顯著差別,二者為不同的目的而設(shè)計(jì),無法互換使用。計(jì)算機(jī)機(jī)房內(nèi)必須使用精密空調(diào)在國內(nèi)許多行業(yè),如金融、郵電通信、電視臺、石油勘探、印刷、科研、電力等已經(jīng)廣泛采用,提高了機(jī)房內(nèi)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。