摘要

當今的技術室需要恒溫恒濕的環境，以便敏感的電子設備可以達到運行效果。標準的舒適型空調不適合技術室，會造成系統關閉和組件故障。因為精密空調可以使溫度和濕度的變化維持在一個整定值的范圍之內，所以可以提供敏感電子設備所需的恒溫恒濕的環境，從而使您的公司避免發生高代價的停機時間。

定義當今的技術室 — 不再僅僅是計算機室

現在，恒溫恒濕環境控制要求已經遠遠超出了傳統數據中心或計算機室的范圍，包括更大的一套應用，稱為“技術室”。典型的技術室應用包括：

1.醫療設備套件（MRI、CAT 掃描）

2.潔凈室

3.實驗室

4.打印機/復印機/CAD 中心

5.服務器室

6.醫療設施（手術室、隔離室）

7.電信（交換機室、發射區）

為什么需要精密空調？

在許多重要的工作中信息處理是不可或缺的一個環節。因此，貴公司的正常運轉離不開恒溫恒濕的技術室。IT 硬件產生不尋常的集中熱負荷，同時，對溫度或濕度的變化又非常敏感。溫度和/或濕度的波動可能會產生一些問題，例如，處理時出現亂碼，嚴重時甚至系統徹底停機。這會給公司帶來大量的損失，具體數額取決于系統中斷時間以及所損失數據和時間的價值。標準舒適型空調的設計并非為了處理技術室的熱負荷集中和熱負荷組成，也不是為了向這些應用提供所需的精準的溫度和濕度設定點。精密空調系統的設計是為了進行精準的溫度和濕度控制。精密空調系統具有高可靠性，保證系統終年連續運行，并且具有可維修性、組裝靈活性和冗余性，可以保證技術室四季空調正常運行。

溫度和濕度設計條件

保持溫度和濕度設計條件對于技術室的平穩運行至關重要。設計條件應在 72-75°F (22-24°C) 以及 35-50%的相對濕度(R.H.)。與環境條件不合適可能造成損壞一樣，溫度的快速波動也可能會對硬件運行產生負面影響。這就是即使硬件未在處理數據也要使其保持運行狀態的一個原因。相反，舒適型空調系統的設計只是為了在夏天 95°F (35°C) 的氣溫和 48% R.H. 的外界條件下，使室內的溫度和濕度分別保持 80°F (27°C) 和 50%R.H. 的水平。相對而言，舒適型空調系統的設計只是為了在夏天 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.。舒適空調沒有專用的加濕及控制系統，簡單的控制器無法保持溫度所需的設定點的整定值（23±2°C），因此，可能會出現高溫、高濕而導致環境溫濕度場大范圍的波動。

環境不適合所造成的問題

如果技術室的環境運行不當，將對數據處理和存儲工作產生負面影響。結果，可能使數據運行出錯、宕機，甚至使系統故障頻繁而徹底關機。

1- 高溫和低溫

高溫、低溫或溫度快速波動都有可能會破壞數據處理并關閉整個系統。溫度波動可能會改變電子芯片和其他板卡元件的電子和物理特性，造成運行出錯或故障。這些問題可能是暫時的，也可能會持續多天。即使是暫時的問題，也可能很難診斷和解決。

2- 高濕度

高濕度可能會造成磁帶物理變形、磁盤劃傷、機架結露、紙張粘連、MOS 電路擊穿等故障發生。

3- 低濕度

低濕度不僅產生靜電，同時還加大了靜電的釋放。此類靜電釋放將會導致系統運行不穩定甚至數據出錯。

精密空調和舒適型空調之間的區別

1- 顯熱比率

熱負荷包含兩個獨立的部分：顯熱和潛熱。顯熱是機房電子設備產生的熱量。潛熱與空氣水分的增大或減小有關?？照{的總致冷能力是所去除的顯熱和潛熱的和。

總致冷能力 = 顯熱負荷 + 潛熱負荷

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

在技術室中，顯熱負荷幾乎完全由 IT 硬件、燈光、支持設備和電機產生的顯熱組成。因為幾乎沒有人，室外空氣有限，并且通常會有防潮層，所以，潛熱非常少。針對這種此熱負荷組成情況，空調所需的 SHR 非常高，為 0.95-0.99。高精度空調可以達到這種非常高的顯熱比率。

相對而言，舒適型空調的 SHR 通常為 0.65-0.70，因此，提供的顯熱冷量過少，潛熱冷量過多。過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- 精準的溫度和濕度

精密空調具有高精度、反應靈敏、基于微處理器的控制系統，可以對外界環境的變化快速做出反應，從而保證環境變化保持在穩定環境所需的整定值范圍之內。精密空調系統通常包括多源冷量和加熱機組、一個加濕系統和一個專用的除濕循環系統，這樣，可以滿足任何溫度和濕度控制的要求。

舒適型空調通常包括有限的基本控制系統，無法足夠快速地做出反應，來保證所需的溫度差。舒適型空調系統通常不包括加熱、加濕/定量除濕循環系統，這些都是穩定的技術環境必不可少的。這些組件（如果有）通常是“附加件”，而不是集成系統的一部分。

3- 空氣質量

精密空調進行熱交換時是大風量、小焓差，通常能達到 160 CFM (76 Lps)/kW 甚至更高。如此高的氣流量可使機架內空間獲得更多的換氣次數，從而改善空氣的流通并消除出現局部熱點的機率。通常，現代化的技術設備每消耗 1 KW 的電能，就需要消耗大約160 CFM。所以，一定要在設備進氣孔處提供此數量的冷卻空氣。如果沒有，設備將從房間的其他地方獲得一些空氣，這通常會使入口溫度過高。精密致冷設備較高的CFM/kW 還使更多的空氣可以流過過濾器，確保環境更加清潔。精密空調通常使用中高效率的深褶過濾器組，使空氣中的塵埃顆粒 (0.5μ) 減至少。

與之相對，舒適型空調去除單位熱量時所產生的氣流量要少得多，僅達到 85-115 CFM/kW(40-54 Lps/kW)。CFM 較低可能會造成空氣流通不暢，空氣雜質增加。舒適型空調的過濾器通常是普通的低效率介質，無法從空氣中去除足夠比例的顆粒。

4- 運行小時數

精密空調可以每年不間斷運行 8760 個小時。這些系統采用精選的組件并加入了冗余功能，確保停機時間短。在各種戶外環境條件（無論夏天還是冬天）下，系統控制部分都可以保證室內環境保持恒定。

舒適型空調只是為了在夏天使用，預計每年多運行 1200 個小時。這種系統并非為了全年不間斷運行，而且人們對它也無此要求?？刂撇糠趾椭评湎到y都無法實現零停機時間或在冬天運行。

設計標準

1- 負荷密度

因為設備非常集中，技術室的負荷密度可能比一般的辦公室高出五倍。系統必須可以處理如此高密度的負荷。顯熱處理能力和空氣流通能力顯得非常重要。

負荷密度

辦公室 5 – 15 瓦/平方英尺（54 – 161 瓦/平方米）

技術室 50 – 200 瓦/平方英尺（538 – 2,153 瓦/平方米）

2- 溫度和濕度

設計目標條件應在 72-75°F (22-24°C) 以及 35-50% R.H.。

3- 大風量

精密系統自身較高的 CFM/kW (Lps/kW) 可以實現較高的顯熱比率，改善空氣流通，并提高過濾效率。較高的 CFM 不會使人感到不舒適，因為空氣在架高地板的下面流通，通過設備熱交換出來，然后才進入房間。

4- 空氣潔凈度

如果沒有過濾器，空氣中的灰塵可能會損壞設備。過濾器應為深褶過濾器，以便實現中高效率。過濾器尺寸也非常重要；運行過濾器時其迎風面速度必須很低，才能保證高效率的過濾。過濾器需要定期更換。

5- 防潮層

因為幾乎所有的建筑材料都是不防潮的，設計得當的技術室必須包括防潮層。如果沒有防潮層，技術室冬天濕度會降低，夏天濕度會增高。這樣，就很難控制濕度設定點，從而增加非常耗電的壓縮機和加濕器的運行次數。

為了建立有效的防潮層，天花板應使用聚乙烯薄膜密封，混凝土墻體應涂上橡膠或塑料的底層涂料，房門應良好地密封，所有管道和電纜貫穿處也應密封。

6- 新風的要求

技術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。應盡可能減少室外空氣，限制潛熱負荷進入房間。目前，每個人 20 CFM（9.4 Lps 33m3/h 人）的數量就足以滿足美國的室內空氣質量(IAQ) 標準。

7- 冗余

要實現冗余，就需要運行足夠的附加設備，以在某個設備關閉或一個或多個設備出現故障時能夠提供所需的全部制冷能力。冗余的成本應根據技術室停機時間的預計成本進行評估。

還應注意冗余和制冷能力過剩之間的區別。對于一個負荷為 70 kW 的工作室來說，3 個 52 kW 系統或 4 個35 kW 系統就可提供冗余。要將待機設備作為冗余設備，需要根據運行時間進行設備運行輪換，并且需要提供自動啟動功能的控制界面。

8- 安全性

精密空調的安全性與技術室硬件的安全性同等重要，因為硬件沒有空調無法運行。其室內設備一定要安裝在技術室內。而且，與IT硬件一樣，任何人都必須獲得相應的授權才能動這些設備。其室外散熱設備應放在房頂上或設施內其他某個安全的地方。

精密系統選擇因素

1- 負荷計算

技術室的熱量由硬件、燈光、人、室外空氣、傳輸負荷、陽光和支持設備（PDU、UPS 等）產生。

·根據經驗，應使用 15 平方英尺/千瓦（1.39 平方米/千瓦）計算負荷。有關負荷計算的詳細信息，請參閱 APC 第 25 號白皮書“計算數據中心的總制冷量”。

2- 單一系統

a- 風冷

系統配置

·制冷系統“分為”室內空調和室外空氣冷卻散熱設備。

·非常適合多個設備和擴展安裝。每個系統都是功能全面的獨立模塊。

·壓縮機可能在室內設備中，也可能在室外設備中。出于安全和維護方面的考慮，壓縮機通常

·放在室內設備中。

·制冷管道（每個壓縮機兩根）將系統的兩部分連接在一起。

·制冷管道的設計非常重要。設計必須要解決壓力損失、制冷速度、回油灣和水分離器。

·合格的專業承包商應具備安裝維修設備。

b- 水冷

系統配置

·室內空調是完整的、功能全面的制冷系統。

·熱量通過室內設備中的熱交換器排放到冷卻水中。冷卻水通常會被抽到冷卻塔中重新循環。

·也可以使用水井等其他水源。

·在寒冷和溫帶的氣候下，冷卻塔應作好過冬準備。

·冷卻塔應設計冗余能力，或應提供緊急備用水。

·使用冷卻塔時，需要進行水處理。

·與制冷管道相比，水管設計的重要性要小得多，而且安裝起來也更為容易。

·將制冷系統發送給用戶之前，已在工廠加電并經過了測試。

 c- 乙二醇冷卻系統

系統配置

·室內設備與水冷系統類似。

·乙二醇溶液代替水進行循環，排熱在室外液體―氣體熱交換器或“風干冷卻器”中進行。

·風干冷卻器的維護要少于冷卻塔。

·為熱量回收應用提供非常好的機會。

·系統 E.E.R. 是三種設備類型中低的一種。

·多個設備可以連接到一個大型的風干冷卻器和泵組上。完成后應注意冗余要求。

d- 乙二醇輔助制冷

系統配置

·產品與乙二醇冷卻系統完全相同，但是還包括附加的自由制冷線圈（表冷器），以便節省電能。

·在室外溫度下降時，冷的乙二醇溶液流過輔助的自由制冷線圈。這樣，不必運行壓縮機即可進行制冷。

·在適當的氣候下很好地降低運行成本。

·額外的線圈意味著送風機電機馬力越大（克服蒸發器、和表冷器阻力）。

·尋找自由制冷線圈更大的系統，以便節約更多的成本。

·自由制冷線圈應在DX 線圈之前安裝，以便提高溫和的環境溫度下的制冷能力。

e- 冷凍水輔助線圈（表冷器）

系統配置

·DX 系統中可以包含冷凍水輔助線圈，以便在一個設備中提供完全的冗余。

·設備可以作為冷凍水系統運行，在出現緊急情況時完全可以使用模塊化的 DX 系統來應急。

·設備可以作為 DX 系統運行，需要時應急中心冷凍水作為備用。

·設備可以使用冷凍水（如果有）。例如，如果冷凍水主要為了支持工廠中的生產流程或支持夏天的舒適型空調系統，如果冷凍水不再正常提供，則切換到 DX。

f- 冷凍水

系統配置

·冷凍水由中心集中制冷系統供應給技術室的機組。制冷系統包含在冷卻器中。

·室內空調包含控制部分、表冷器、冷凍水控制閥門、送風機、過濾器、加濕器和再加熱部分。

·冷凍水溫度應盡可能高，以保持較高的顯熱比率（47°F/8.33°C 或更高）。

·冗余應擴展到中心集中制冷系統和泵組。

·中心集中制冷系統應作好過冬準備，以便全年持續運行。

·某些城市可能需要操作人員。

·不要與舒適型表冷器組合，因為冷凍水供應溫度有所不同（舒適型制冷為 42°F/5.6°C，技術室為 47°F+/8.3°C+）。擁有成本

1- 運行成本

技術室的空調成本與辦公室或舒適型空調相比，通常每平方英尺高十倍。這是因為技術室空調全年持續運行（而不是季節性運行），因此熱負荷密度大大增加。不過，如果兩種系統同時應用于技術室，精密空調的運行成本就要遠遠低于舒適型空調。在用途相當的情況下，精密空調的成本要低于舒適型空調，原因在于：

a- 系統在地板下面 — 較高的顯熱比率避免了過度減濕以及繼發的加濕操作。

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 和熱泵負荷壓縮機，計算機系統與傳統的舒適型制冷系統相比，擁有更高的顯熱制冷能力效率比。

c- 精密空調設備采用高效率的組件，可以全年持續運行。

尋找以下組件：

·超大尺寸的薄制冷線圈

·高效率的送風機電機

·氣化罐狀加濕器

·熱泵額定負荷壓縮機

·較高的 S.H.R.

·專用的除濕循環系統

·較低的 FLA

·額定值為 100000 HR L 的軸承（軸承壽命 > 50 年）

·延長的保修期

2- 維修成本

維修期間大的成本通常是技術室的停機時間。因此，一定要首先設計冗余。不過，為了進一步減少這種情況的發生，在選擇設備時請考慮那些不太需要維修而且維修時間較短的功能部件。尋找以下組件：

a- 制冷組件中的螺栓。壓縮機和過濾器干燥器應是不需要氣焊噴槍即可拆卸的。

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- 組件應在獨立的機械區中，不應受到氣流的影響。

e- 可拆卸的風扇板組件。

f- 通過顏色標識并編號的電線。

g- 電機啟動保護器（而不是保 險絲）。

h- 很容易拆卸和/或連接的接入口面板。

i- 基于運行時間的維護電話。

結論

技術室中有敏感的電子設備，需要恒溫恒濕的環境條件才能達到佳運行效果。通過提供此類電子設備所需的穩定環境，精密空調可以幫助您的公司避免發生代價驚人的系統停機和組件故障。