白皮書
摘要
當(dāng)今的技術(shù)室需要恒溫恒濕的環(huán)境，以便敏感的電子設(shè)備可以達(dá)到運(yùn)行效果。標(biāo)準(zhǔn)的舒適型空調(diào)不適合技術(shù)室，會(huì)造成系統(tǒng)關(guān)閉和組件故障。因?yàn)榫芸照{(diào)可以使溫度和濕度的變化維持在一個(gè)整定值的范圍之內(nèi)，所以可以提供敏感電子設(shè)備所需的恒溫恒濕的環(huán)境，從而使您的公司避免發(fā)生高代價(jià)的停機(jī)時(shí)間。
定義當(dāng)今的技術(shù)室 — 不再僅僅是計(jì)算機(jī)室
現(xiàn)在，恒溫恒濕環(huán)境控制要求已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心或計(jì)算機(jī)室的范圍，包括更大的一套應(yīng)用，稱為“技術(shù)室”。典型的技術(shù)室應(yīng)用包括：
1.醫(yī)療設(shè)備套件（MRI、CAT 掃描）
2.潔凈室
3.實(shí)驗(yàn)室
4.打印機(jī)/復(fù)印機(jī)/CAD 中心
5.服務(wù)器室
6.醫(yī)療設(shè)施（手術(shù)室、隔離室）
7.電信（交換機(jī)室、發(fā)射區(qū)）
為什么需要精密空調(diào)？
在許多重要的工作中信息處理是不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)。因此，貴公司的正常運(yùn)轉(zhuǎn)離不開恒溫恒濕的技術(shù)室。IT 硬件產(chǎn)生不尋常的集中熱負(fù)荷，同時(shí)，對(duì)溫度或濕度的變化又非常敏感。溫度和/或濕度的波動(dòng)可能會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題，例如，處理時(shí)出現(xiàn)亂碼，嚴(yán)重時(shí)甚至系統(tǒng)徹底停機(jī)。這會(huì)給公司帶來(lái)大量的損失，具體數(shù)額取決于系統(tǒng)中斷時(shí)間以及所損失數(shù)據(jù)和時(shí)間的價(jià)值。標(biāo)準(zhǔn)舒適型空調(diào)的設(shè)計(jì)并非為了處理技術(shù)室的熱負(fù)荷集中和熱負(fù)荷組成，也不是為了向這些應(yīng)用提供所需的精準(zhǔn)的溫度和濕度設(shè)定點(diǎn)。精密空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了進(jìn)行精準(zhǔn)的溫度和濕度控制。精密空調(diào)系統(tǒng)具有高可靠性，保證系統(tǒng)終年連續(xù)運(yùn)行，并且具有可維修性、組裝靈活性和冗余性，可以保證技術(shù)室四季空調(diào)正常運(yùn)行。
溫度和濕度設(shè)計(jì)條件
保持溫度和濕度設(shè)計(jì)條件對(duì)于技術(shù)室的平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。設(shè)計(jì)條件應(yīng)在 72-75°F (22-24°C) 以及 35-50%的相對(duì)濕度(R.H.)。與環(huán)境條件不合適可能造成損壞一樣，溫度的快速波動(dòng)也可能會(huì)對(duì)硬件運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響。這就是即使硬件未在處理數(shù)據(jù)也要使其保持運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)原因。相反，舒適型空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)只是為了在夏天 95°F (35°C) 的氣溫和 48% R.H. 的外界條件下，使室內(nèi)的溫度和濕度分別保持 80°F (27°C) 和 50%R.H. 的水平。相對(duì)而言，舒適型空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)只是為了在夏天 95°F（35°C) 的條件和 48% R.H. 的外界條件下，保持 80°F (27°C) 和 50% R.H.。舒適空調(diào)沒(méi)有專用的加濕及控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)單的控制器無(wú)法保持溫度所需的設(shè)定點(diǎn)的整定值（23±2°C），因此，可能會(huì)出現(xiàn)高溫、高濕而導(dǎo)致環(huán)境溫濕度場(chǎng)大范圍的波動(dòng)。
環(huán)境不適合所造成的問(wèn)題
如果技術(shù)室的環(huán)境運(yùn)行不當(dāng)，將對(duì)數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)工作產(chǎn)生負(fù)面影響。結(jié)果，可能使數(shù)據(jù)運(yùn)行出錯(cuò)、宕機(jī)，甚至使系統(tǒng)故障頻繁而徹底關(guān)機(jī)。
1- 高溫和低溫
高溫、低溫或溫度快速波動(dòng)都有可能會(huì)破壞數(shù)據(jù)處理并關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)。溫度波動(dòng)可能會(huì)改變電子芯片和其他板卡元件的電子和物理特性，造成運(yùn)行出錯(cuò)或故障。這些問(wèn)題可能是暫時(shí)的，也可能會(huì)持續(xù)多天。即使是暫時(shí)的問(wèn)題，也可能很難診斷和解決。
2- 高濕度
高濕度可能會(huì)造成磁帶物理變形、磁盤劃傷、機(jī)架結(jié)露、紙張粘連、MOS 電路擊穿等故障發(fā)生。
3- 低濕度
低濕度不僅產(chǎn)生靜電，同時(shí)還加大了靜電的釋放。此類靜電釋放將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定甚至數(shù)據(jù)出錯(cuò)。
精密空調(diào)和舒適型空調(diào)之間的區(qū)別
1- 顯熱比率
熱負(fù)荷包含兩個(gè)獨(dú)立的部分：顯熱和潛熱。顯熱是機(jī)房電子設(shè)備產(chǎn)生的熱量。潛熱與空氣水分的增大或減小有關(guān)。空調(diào)的總致冷能力是所去除的顯熱和潛熱的和。
總致冷能力 = 顯熱負(fù)荷 + 潛熱負(fù)荷
顯熱比率是總致冷中顯熱所占的比例。
顯熱比率 (SHR) =顯熱冷卻/總冷卻
在技術(shù)室中，顯熱負(fù)荷幾乎完全由 IT 硬件、燈光、支持設(shè)備和電機(jī)產(chǎn)生的顯熱組成。因?yàn)閹缀鯖](méi)有人，室外空氣有限，并且通常會(huì)有防潮層，所以，潛熱非常少。針對(duì)這種此熱負(fù)荷組成情況，空調(diào)所需的 SHR 非常高，為 0.95-0.99。高精度空調(diào)可以達(dá)到這種非常高的顯熱比率。
相對(duì)而言，舒適型空調(diào)的 SHR 通常為 0.65-0.70，因此，提供的顯熱冷量過(guò)少，潛熱冷量過(guò)多。過(guò)多的潛熱冷量意味著將不斷地從空氣中去除水分。為了保持所需的相對(duì)濕度范圍 35-50%，將需要不斷加濕，而這肯定要消耗大量的能量。
2- 精準(zhǔn)的溫度和濕度
精密空調(diào)具有高精度、反應(yīng)靈敏、基于微處理器的控制系統(tǒng)，可以對(duì)外界環(huán)境的變化快速做出反應(yīng)，從而保證環(huán)境變化保持在穩(wěn)定環(huán)境所需的整定值范圍之內(nèi)。精密空調(diào)系統(tǒng)通常包括多源冷量和加熱機(jī)組、一個(gè)加濕系統(tǒng)和一個(gè)專用的除濕循環(huán)系統(tǒng)，這樣，可以滿足任何溫度和濕度控制的要求。
舒適型空調(diào)通常包括有限的基本控制系統(tǒng)，無(wú)法足夠快速地做出反應(yīng)，來(lái)保證所需的溫度差。舒適型空調(diào)系統(tǒng)通常不包括加熱、加濕/定量除濕循環(huán)系統(tǒng)，這些都是穩(wěn)定的技術(shù)環(huán)境必不可少的。這些組件（如果有）通常是“附加件”，而不是集成系統(tǒng)的一部分。
3- 空氣質(zhì)量
精密空調(diào)進(jìn)行熱交換時(shí)是大風(fēng)量、小焓差，通常能達(dá)到 160 CFM (76 Lps)/kW 甚至更高。如此高的氣流量可使機(jī)架內(nèi)空間獲得更多的換氣次數(shù)，從而改善空氣的流通并消除出現(xiàn)局部熱點(diǎn)的機(jī)率。通常，現(xiàn)代化的技術(shù)設(shè)備每消耗 1 KW 的電能，就需要消耗大約160 CFM。所以，一定要在設(shè)備進(jìn)氣孔處提供此數(shù)量的冷卻空氣。如果沒(méi)有，設(shè)備將從房間的其他地方獲得一些空氣，這通常會(huì)使入口溫度過(guò)高。精密致冷設(shè)備較高的CFM/kW 還使更多的空氣可以流過(guò)過(guò)濾器，確保環(huán)境更加清潔。精密空調(diào)通常使用中高效率的深褶過(guò)濾器組，使空氣中的塵埃顆粒 (0.5μ) 減至少。
與之相對(duì)，舒適型空調(diào)去除單位熱量時(shí)所產(chǎn)生的氣流量要少得多，僅達(dá)到 85-115 CFM/kW(40-54 Lps/kW)。CFM 較低可能會(huì)造成空氣流通不暢，空氣雜質(zhì)增加。舒適型空調(diào)的過(guò)濾器通常是普通的低效率介質(zhì)，無(wú)法從空氣中去除足夠比例的顆粒。
4- 運(yùn)行小時(shí)數(shù)
精密空調(diào)可以每年不間斷運(yùn)行 8760 個(gè)小時(shí)。這些系統(tǒng)采用精選的組件并加入了冗余功能，確保停機(jī)時(shí)間短。在各種戶外環(huán)境條件（無(wú)論夏天還是冬天）下，系統(tǒng)控制部分都可以保證室內(nèi)環(huán)境保持恒定。
舒適型空調(diào)只是為了在夏天使用，預(yù)計(jì)每年多運(yùn)行 1200 個(gè)小時(shí)。這種系統(tǒng)并非為了全年不間斷運(yùn)行，而且人們對(duì)它也無(wú)此要求?？刂撇糠趾椭评湎到y(tǒng)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)零停機(jī)時(shí)間或在冬天運(yùn)行。
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
1- 負(fù)荷密度
因?yàn)樵O(shè)備非常集中，技術(shù)室的負(fù)荷密度可能比一般的辦公室高出五倍。系統(tǒng)必須可以處理如此高密度的負(fù)荷。顯熱處理能力和空氣流通能力顯得非常重要。
負(fù)荷密度
辦公室 5 – 15 瓦/平方英尺（54 – 161 瓦/平方米）
技術(shù)室 50 – 200 瓦/平方英尺（538 – 2,153 瓦/平方米）
2- 溫度和濕度
設(shè)計(jì)目標(biāo)條件應(yīng)在 72-75°F (22-24°C) 以及 35-50% R.H.。
3- 大風(fēng)量
精密系統(tǒng)自身較高的 CFM/kW (Lps/kW) 可以實(shí)現(xiàn)較高的顯熱比率，改善空氣流通，并提高過(guò)濾效率。較高的 CFM 不會(huì)使人感到不舒適，因?yàn)榭諝庠诩芨叩匕宓南旅媪魍?，通過(guò)設(shè)備熱交換出來(lái)，然后才進(jìn)入房間。
4- 空氣潔凈度
如果沒(méi)有過(guò)濾器，空氣中的灰塵可能會(huì)損壞設(shè)備。過(guò)濾器應(yīng)為深褶過(guò)濾器，以便實(shí)現(xiàn)中高效率。過(guò)濾器尺寸也非常重要；運(yùn)行過(guò)濾器時(shí)其迎風(fēng)面速度必須很低，才能保證高效率的過(guò)濾。過(guò)濾器需要定期更換。
5- 防潮層
因?yàn)閹缀跛械慕ㄖ牧隙际遣环莱钡?，設(shè)計(jì)得當(dāng)?shù)募夹g(shù)室必須包括防潮層。如果沒(méi)有防潮層，技術(shù)室冬天濕度會(huì)降低，夏天濕度會(huì)增高。這樣，就很難控制濕度設(shè)定點(diǎn)，從而增加非常耗電的壓縮機(jī)和加濕器的運(yùn)行次數(shù)。
為了建立有效的防潮層，天花板應(yīng)使用聚乙烯薄膜密封，混凝土墻體應(yīng)涂上橡膠或塑料的底層涂料，房門應(yīng)良好地密封，所有管道和電纜貫穿處也應(yīng)密封。
6- 新風(fēng)的要求
技術(shù)室的工作人員通常很少，因此不需要為他們提供大量的室外空氣。應(yīng)盡可能減少室外空氣，限制潛熱負(fù)荷進(jìn)入房間。目前，每個(gè)人 20 CFM（9.4 Lps 33m3/h 人）的數(shù)量就足以滿足美國(guó)的室內(nèi)空氣質(zhì)量(IAQ) 標(biāo)準(zhǔn)。
7- 冗余
要實(shí)現(xiàn)冗余，就需要運(yùn)行足夠的附加設(shè)備，以在某個(gè)設(shè)備關(guān)閉或一個(gè)或多個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)能夠提供所需的全部制冷能力。冗余的成本應(yīng)根據(jù)技術(shù)室停機(jī)時(shí)間的預(yù)計(jì)成本進(jìn)行評(píng)估。
還應(yīng)注意冗余和制冷能力過(guò)剩之間的區(qū)別。對(duì)于一個(gè)負(fù)荷為 70 kW 的工作室來(lái)說(shuō)，3 個(gè) 52 kW 系統(tǒng)或 4 個(gè)35 kW 系統(tǒng)就可提供冗余。要將待機(jī)設(shè)備作為冗余設(shè)備，需要根據(jù)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行輪換，并且需要提供自動(dòng)啟動(dòng)功能的控制界面。
8- 安全性
精密空調(diào)的安全性與技術(shù)室硬件的安全性同等重要，因?yàn)橛布](méi)有空調(diào)無(wú)法運(yùn)行。其室內(nèi)設(shè)備一定要安裝在技術(shù)室內(nèi)。而且，與IT硬件一樣，任何人都必須獲得相應(yīng)的授權(quán)才能動(dòng)這些設(shè)備。其室外散熱設(shè)備應(yīng)放在房頂上或設(shè)施內(nèi)其他某個(gè)安全的地方。
精密系統(tǒng)選擇因素
1- 負(fù)荷計(jì)算
技術(shù)室的熱量由硬件、燈光、人、室外空氣、傳輸負(fù)荷、陽(yáng)光和支持設(shè)備（PDU、UPS 等）產(chǎn)生。
·根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)使用 15 平方英尺/千瓦（1.39 平方米/千瓦）計(jì)算負(fù)荷。有關(guān)負(fù)荷計(jì)算的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱 APC 第 25 號(hào)白皮書“計(jì)算數(shù)據(jù)中心的總制冷量”。
2- 單一系統(tǒng)
a- 風(fēng)冷
系統(tǒng)配置
·制冷系統(tǒng)“分為”室內(nèi)空調(diào)和室外空氣冷卻散熱設(shè)備。
·非常適合多個(gè)設(shè)備和擴(kuò)展安裝。每個(gè)系統(tǒng)都是功能全面的獨(dú)立模塊。
·壓縮機(jī)可能在室內(nèi)設(shè)備中，也可能在室外設(shè)備中。出于安全和維護(hù)方面的考慮，壓縮機(jī)通常
·放在室內(nèi)設(shè)備中。
·制冷管道（每個(gè)壓縮機(jī)兩根）將系統(tǒng)的兩部分連接在一起。
·制冷管道的設(shè)計(jì)非常重要。設(shè)計(jì)必須要解決壓力損失、制冷速度、回油灣和水分離器。
·合格的專業(yè)承包商應(yīng)具備安裝維修設(shè)備。
b- 水冷
系統(tǒng)配置
·室內(nèi)空調(diào)是完整的、功能全面的制冷系統(tǒng)。
·熱量通過(guò)室內(nèi)設(shè)備中的熱交換器排放到冷卻水中。冷卻水通常會(huì)被抽到冷卻塔中重新循環(huán)。
·也可以使用水井等其他水源。
·在寒冷和溫帶的氣候下，冷卻塔應(yīng)作好過(guò)冬準(zhǔn)備。
·冷卻塔應(yīng)設(shè)計(jì)冗余能力，或應(yīng)提供緊急備用水。
·使用冷卻塔時(shí)，需要進(jìn)行水處理。
·與制冷管道相比，水管設(shè)計(jì)的重要性要小得多，而且安裝起來(lái)也更為容易。
·將制冷系統(tǒng)發(fā)送給用戶之前，已在工廠加電并經(jīng)過(guò)了測(cè)試。
c- 乙二醇冷卻系統(tǒng)
系統(tǒng)配置
·室內(nèi)設(shè)備與水冷系統(tǒng)類似。
·乙二醇溶液代替水進(jìn)行循環(huán)，排熱在室外液體―氣體熱交換器或“風(fēng)干冷卻器”中進(jìn)行。
·風(fēng)干冷卻器的維護(hù)要少于冷卻塔。
·為熱量回收應(yīng)用提供非常好的機(jī)會(huì)。
·系統(tǒng) E.E.R. 是三種設(shè)備類型中低的一種。
·多個(gè)設(shè)備可以連接到一個(gè)大型的風(fēng)干冷卻器和泵組上。完成后應(yīng)注意冗余要求。
d- 乙二醇輔助制冷
系統(tǒng)配置
·產(chǎn)品與乙二醇冷卻系統(tǒng)完全相同，但是還包括附加的自由制冷線圈（表冷器），以便節(jié)省電能。
·在室外溫度下降時(shí)，冷的乙二醇溶液流過(guò)輔助的自由制冷線圈。這樣，不必運(yùn)行壓縮機(jī)即可進(jìn)行制冷。
·在適當(dāng)?shù)臍夂蛳潞芎玫亟档瓦\(yùn)行成本。
·額外的線圈意味著送風(fēng)機(jī)電機(jī)馬力越大（克服蒸發(fā)器、和表冷器阻力）。
·尋找自由制冷線圈更大的系統(tǒng)，以便節(jié)約更多的成本。
·自由制冷線圈應(yīng)在DX 線圈之前安裝，以便提高溫和的環(huán)境溫度下的制冷能力。
e- 冷凍水輔助線圈（表冷器）
系統(tǒng)配置
·DX 系統(tǒng)中可以包含冷凍水輔助線圈，以便在一個(gè)設(shè)備中提供完全的冗余。
·設(shè)備可以作為冷凍水系統(tǒng)運(yùn)行，在出現(xiàn)緊急情況時(shí)完全可以使用模塊化的 DX 系統(tǒng)來(lái)應(yīng)急。
·設(shè)備可以作為 DX 系統(tǒng)運(yùn)行，需要時(shí)應(yīng)急中心冷凍水作為備用。
·設(shè)備可以使用冷凍水（如果有）。例如，如果冷凍水主要為了支持工廠中的生產(chǎn)流程或支持夏天的舒適型空調(diào)系統(tǒng)，如果冷凍水不再正常提供，則切換到 DX。
f- 冷凍水
系統(tǒng)配置
·冷凍水由中心集中制冷系統(tǒng)供應(yīng)給技術(shù)室的機(jī)組。制冷系統(tǒng)包含在冷卻器中。
·室內(nèi)空調(diào)包含控制部分、表冷器、冷凍水控制閥門、送風(fēng)機(jī)、過(guò)濾器、加濕器和再加熱部分。
·冷凍水溫度應(yīng)盡可能高，以保持較高的顯熱比率（47°F/8.33°C 或更高）。
·冗余應(yīng)擴(kuò)展到中心集中制冷系統(tǒng)和泵組。
·中心集中制冷系統(tǒng)應(yīng)作好過(guò)冬準(zhǔn)備，以便全年持續(xù)運(yùn)行。
·某些城市可能需要操作人員。
·不要與舒適型表冷器組合，因?yàn)槔鋬鏊?yīng)溫度有所不同（舒適型制冷為 42°F/5.6°C，技術(shù)室為 47°F+/8.3°C+）。擁有成本
1- 運(yùn)行成本
技術(shù)室的空調(diào)成本與辦公室或舒適型空調(diào)相比，通常每平方英尺高十倍。這是因?yàn)榧夹g(shù)室空調(diào)全年持續(xù)運(yùn)行（而不是季節(jié)性運(yùn)行），因此熱負(fù)荷密度大大增加。不過(guò)，如果兩種系統(tǒng)同時(shí)應(yīng)用于技術(shù)室，精密空調(diào)的運(yùn)行成本就要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于舒適型空調(diào)。在用途相當(dāng)?shù)那闆r下，精密空調(diào)的成本要低于舒適型空調(diào)，原因在于：
a- 系統(tǒng)在地板下面 — 較高的顯熱比率避免了過(guò)度減濕以及繼發(fā)的加濕操作。
b- 較高的能量效率比 (E.E.R)。使用尺寸超大的線圈、較高的 CFM 和熱泵負(fù)荷壓縮機(jī)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的舒適型制冷系統(tǒng)相比，擁有更高的顯熱制冷能力效率比。
c- 精密空調(diào)設(shè)備采用高效率的組件，可以全年持續(xù)運(yùn)行。
尋找以下組件：
·超大尺寸的薄制冷線圈
·高效率的送風(fēng)機(jī)電機(jī)
·氣化罐狀加濕器
·熱泵額定負(fù)荷壓縮機(jī)
·較高的 S.H.R.
·專用的除濕循環(huán)系統(tǒng)
·較低的 FLA
·額定值為 100000 HR L 的軸承（軸承壽命 > 50 年）
·延長(zhǎng)的保修期
2- 維修成本
維修期間大的成本通常是技術(shù)室的停機(jī)時(shí)間。因此，一定要首先設(shè)計(jì)冗余。不過(guò)，為了進(jìn)一步減少這種情況的發(fā)生，在選擇設(shè)備時(shí)請(qǐng)考慮那些不太需要維修而且維修時(shí)間較短的功能部件。尋找以下組件：
a- 制冷組件中的螺栓。壓縮機(jī)和過(guò)濾器干燥器應(yīng)是不需要?dú)夂竾姌尲纯刹鹦兜摹?/p>
b- 主要的和備用的工程排水盤。
c- 快速更換的罐狀加濕器。
d- 組件應(yīng)在獨(dú)立的機(jī)械區(qū)中，不應(yīng)受到氣流的影響。
e- 可拆卸的風(fēng)扇板組件。
f- 通過(guò)顏色標(biāo)識(shí)并編號(hào)的電線。
g- 電機(jī)啟動(dòng)保護(hù)器（而不是保 險(xiǎn)絲）。
h- 很容易拆卸和/或連接的接入口面板。
i- 基于運(yùn)行時(shí)間的維護(hù)電話。
結(jié)論
技術(shù)室中有敏感的電子設(shè)備，需要恒溫恒濕的環(huán)境條件才能達(dá)到佳運(yùn)行效果。通過(guò)提供此類電子設(shè)備所需的穩(wěn)定環(huán)境，精密空調(diào)可以幫助您的公司避免發(fā)生代價(jià)驚人的系統(tǒng)停機(jī)和組件故障。
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