机房精密空调的全方位解析

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。

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。机房专用空调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：

直接蒸发制冷循环，没有冷冻水和冷却水系统；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；安装内容相对简单；室外机安装分散，不需太多考虑室外机承重问题；日常维护相对简单，不需考虑水系统。缺点：

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；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；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。

一、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。水冷却系统机房专用空调机组每台机组均自带制冷循环系统，并配有单独的水冷冷凝器，冷凝器置于室内机内部。所有机组的冷却水可以做成一个冷却水循环系统，由水泵提供循环动力，室外冷却水可采用开放冷却水塔和封闭干冷器两种方式。机房专用空调要求一年四季连续运行，封闭干冷器更为耗能，不宜采用;通常采用冷却水塔的冷却方式。

从节能方面考虑，有的恒温恒湿空调机组在水冷或乙二醇冷却系统的蒸发器上平行加入一个自然冷却用的盘管。在较低的室外环境温度下，通过中央控制器精确地控制阀门，自然冷却盘管将吸收室内的全部的传热量。在换季期间，环境温度将降至机房所需的温度以下，自然冷却盘管将提供预制冷以减少压缩机的运行时间，压缩机一般只需80%的输入功率，因此可以显著地节省成本。

2、水冷式机组的应用特点

优点：

每个恒温恒湿机机组的冷凝器、蒸发器均在室内机内部，制冷循环系统在机组内部完成，制冷效率相对风冷机组高；不需要室内、室外机的连接铜管，只需要一组冷却水管道可以将所有的机组连接在一起，在大型数据中心系统里，工程量能相对减少，不存在室内、室外机距离限制；可以用几组较大的室外干冷器做N+1备份工作方式，在中大型数据中心占地面积相对较小；扩容方便，初期设计时留好接口，不需要在投入使用后需要扩容时再寻找室内、室外机通道；水循环管道不需要太厚的保温处理，节省通道空间。缺点：

数据中心内部带有水循环系统，需要设置防漏水检测系统和防护措施；施工工程相对复杂，需要有压力管道施工工艺的工程队完成；日常维护的工作较风冷型复杂，对水质的要求相对较高，故障率和维护成本较高，容易形成单点故障，但比冷冻水型简单；节能效果有限，在中小机房使用能耗较高，在大型机房中使用较风冷型空调能耗低但较冷冻水型能耗高，同时运行维护费用不低，因而一般使用水冷空调的机房较少。二、冷冻水式系统

当有中央空调冷冻水系统或具备单独的风冷冷冻水机组被作为换热方式时，室内空气可通过冷冻水盘管，直接将热负荷传递到冷冻水系统内。在专用空调机组中央控制器的控制下，水流量通过一个两路或者三路的制冷水阀门进行调节，精确地保持机房内的气温状态。采用独立的风冷冷水机组提供冷源时，适合多台N+1备份方式，提高整个系统的运行保障能力。

为提高空调机组的安全性和备份能力，也可在机组内安装两套独立的制冷盘管和控制阀门，能够处理来自两个独立系统的冷冻水。可以在将中央空调冷冻水系统作为基本的冷冻水源，而单独的风冷冷冻水机组作为二级冷冻水源，特别适用于中央空调冷冻水系统在周末或深夜不再使用的情况。

优点：

风冷冷水机组集中制冷，制冷效率最高，运行费用最低；不需要室内机、室外机的连接铜管，只需要一组冷却水管道可以将所有的机组连接在一起；在大型数据中心系统里，工程量能相对减少；不存在室内机、室外机距离限制；可以用几组冷水机组做N+1备份工作方式，占地面积相对小；室内机价格非常便宜，整体造价低。缺点：

数据中心内部带有水循环系统，需要设置防漏水检测系统和防护措施；施工工程相对复杂，需要有压力管道施工资质的工程队完成；日常维护的工作复杂，需要在冷水机组的维护人员。

三、 双冷源系统

由上述三种基本的冷却方式可组成不同类型的双冷源系统，如风冷+冷冻水系统、水冷+冷冻水系统。

1、风冷+冷冻水系统

风冷+冷冻水系统是分别由风冷和冷冻水系统的制冷盘管组成，通过中央控制器控制系统运行，将风冷系统作为冷冻水系统的备用系统，增加了机房的安全性和附加备份，反之亦然。

2、水冷+冷冻水系统

水冷+冷冻水系统分别由水冷和冷冻水系统的两盘管组成，可以使两个系统互为备份。

3、双冷源系统的应用特点

优点：

适应性强，具备灵活的冷却方式；双系统互为备份，安全可靠性高；可以充分利用机组的节能模式。缺点：

初期投资较大；管线较多，占用空间大，给安装带来麻烦。