电子设备专用机房的空调设计

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在我国城市交通体系建设工程中，调度所工程是各调度指挥业务的核心办公场所， 各类电子系统机房对室内的温度、湿度和洁净度等参数有着严格的要求，故空调设计的优劣，在整幢大楼的设计起着重要的作用。

在设计的过程中，对电子设备用房温湿度的控制主要从下面几方面进行设计：

1. 妥善密封数据中心环境

楼层、墙壁和天花板产生的制冷损耗，或从关键设施外部进入的湿气，将降低制冷系统的效率。 因此，数据中心应尽可能与一般建筑及外部环境隔离。始终保持门关闭，并采用气封方式隔离数据中心的空气。气封是控制数据中心环境最经济且最重要的方法之一，对保持适当的湿度尤为重要。若数据中心湿度过高，可能发生阳极导电故障 (CAF)、粉尘吸湿故障 (HDF)、磁带媒介故障及过度磨损和腐蚀。 一旦相对湿度高于 55%，这些风险将呈指数级增加。若湿度过低，静电放电 (ESD) 的程度和可能性将增加，可能损坏设备或对运行产生不利影响。 同样，当磁带产品和媒介暴露于相对湿度较低的环境中时，也可能产生其它故障。

美国采暖、制冷与空调工程师学会 (ASHRAE ) 已明确规定：数据中心环境最佳的相对湿度范围为 40% 至 55%。 必要时，计算机房精密空调设备 (CRAC) 会通过加湿或除湿调节湿度，这两种方法都消耗能源。 有效的气封可减少加湿或除湿所消耗的能量。提高效率计划的首要措施。 若室内未妥善密封，提高效率的其它所有方法所起的作用将大打折扣。

2. 优化气流组织

一旦室内封闭，下一个措施便是确保高效的空气流动。 目标是尽可能用最少的能量散发最多的设备热量。 优化气流组织需要评估和优化机架配置、空调设备布局 。

机架摆放

现今大多数的设备设计为正面进气，背面排气。这种设计使得，设备机架可通过正确摆放来形成热通道/冷通道。按照这种方法摆放机架，各排机架相对而立，对立排列的机架的正面从同一通道（“冷”通道）吸收冷空气。两排的热空气进入“热”通道，提高了返回至 精密空调CRAC 的空气温度，使得 CRAC 更为高效地运行。这种方法在冷热空气隔离时最为有效。 因此，应移走热通道的带孔地板，且只在冷通道使用带孔地板。 机架中的闲置空间应安装挡板，防止热空气被吸入机架。也可使用某些电缆密封环，防止冷空气通过一般位于机架背面的电缆入口进入热通道。其它措施，如使用天花板负压将空气引回至精密空调CRAC，以及在冷通道末端安装挡板，也已证实可最大限度地防止热空气冷空气混合。

精密空调CRAC布局

使用热通道/冷通道方法时，精密空调CRAC 设备始终应与热通道相互垂直，以减少空气流动和防止热空气返回空调时向下流入冷通道 。 天花板负压可最大限度地防止热冷空气混合。

3. 适当使用节能装置

新风节能装置

新风节能装置由传感器、管道和节气阀系统组成，可吸入适当的外界空气，满足设施制冷需求。新风节能装置有两种类型―“干风”系统和“蒸发式”空气系统。 前者最为常见，但其应用仅限于少数地区，因为当周围环境露点温度低于 35˚ F 时，需要消耗大量能量以增加室内的湿度，从而产生高昂的成本。蒸发式解决方案在用于数据中心之前是一种较为经济的空气调节方法，但因其可靠性及较高的维护要求，该方案对大部分数据中心运营单位并无吸引力。

这两种解决方案的关键在于正确的控制。应基于焓差而非干球温度进行控制。同时，应采取相关措施检测是否存在高含量的花粉、灰尘或其它外部污染物，并在发生这些状况时及时关闭节能装置

液体节能装置

液体节能装置系统一般嵌入在冷冻水或乙二醇制冷系统中，与由制冷塔隔热环、蒸发冷却器或干式冷却器组成的隔热环结合使用。精密空调CRAC 设备包括传统的乙二醇制冷设备、二次制冷盘管、控制阀和温度监控器。 在较冷的季节，户外干式冷却器或制冷塔返回的乙二醇溶液被输送至二次盘管，使该盘管成为室内主要的制冷源。只要“免费制冷”液体温度比精密空调CRAC 回水温度低 8˚ F，便能有效持续地“免费制冷”，因为它将主要制冷方法的负载减至最少。

液体节能装置是大多数数据中心环境的理想选择，因为其不受外部湿度影响，因此可在较大的温度/湿度变化范围内运行。 它们也不会为数据中心增加任何额外的空气过滤需要。

4. 提高室内空调设备的效率

精密空调CRAC设备的效率优化存在三个关键因素：

设备在部分负载时的效率。

相对于潜热，设备消除显热的效率（显热比）。

多台设备的协调工作效率。

数据中心设计允许一定的制冷系统冗余。 此外，当外部环境温度低于设计峰值（一般为 95˚ F）时，直接蒸发式或风冷式精密空调CRAC的实际容量会增加。这意味着空调设备始终未满载运行，从而需要通过设计系统，使其在正常运行期间更为有效运行。由于运行状况并不稳定，需要采取基于运行状况改变容量的方法。有多种方法可改变直接蒸发式精密空调CRAC的容量。两种最为普遍的方法是采用四步压缩机卸载技术以及 Digital Scroll™ 数字涡旋压缩机技术。四步压缩机卸载技术的工作原理是通过阻止制冷剂注入系统中的某些气缸，最大限度地减少因控制容量的需要而周期性地开启和关闭压缩机。由于卸载技术从本质上改变了压缩机的运行点，因此可使制冷系统在较小容量时运行更为有效。 例如，运行于“卸载”状态下的双压缩机系统，能耗约为满载系统的 50%，但却会产生 76% 的制冷量，这是因为，此状态下冷凝器和蒸发器均为满载运行。

5、室内加湿器的配置

机房使用的机房专用空调一般采用电极式加湿器进行加湿。但通过近些年的使用，发现在运营的过程中存在致命的问题：由于北方水质硬度较高，电极式加湿器大约三个月就会因结垢而无法使用，需进行清垢或换罐；如果采用软化水，由于软化水中存在大量的钠离子，会加快电极极板的腐蚀，也会发生打火烧毁的情况；若改用纯水，电极式加湿器会由于无导电介质而无法工作。

在设计中，选用机房专用等焓加湿，其优点如下：

用电量小：机房专用湿膜加湿器，6Kg/h加湿量，每台功率160W；电极式加湿器，1Kg/h加湿量，每台功率750W。

运行维护量小：机房专用湿膜加湿器属于等焓加湿，不会产生热加湿的硬垢，故清洗较方便。

可节省空调的制冷量

电子设备用房都属于内热型机房，机房的设备散热量较大，如果采用等焓加湿的湿膜加湿器还可以节省相应的空调制冷量，从而达到节能的效果。

总之，在调度所的电子设备用房设计中，应从节能出发， 针对设备散热量大，风量大的特点，使设计进一步优化。