計算機機房對溫度、濕度及潔凈度均有較嚴格的要求,因此,計算機機房專用空調在設計上與傳統的舒適性空調有著很大區別,表現在以下5個方面:
1.傳統的舒適性空調主要是針對于人員設計,送風量小,送風焓差大,降溫和除濕同時進行;而機房內顯熱量占全部熱量的90%以上,它包括設備本身發熱、照明發熱量、通過墻壁、天花、窗戶、地板的導熱量,以及陽光輻射熱,通過縫隙的滲透風和新風熱量等。這些發熱量產生的濕量很小,因此采用舒適性空調勢必造成機房內相對濕度過低,而使設備內部電路元器件表面積累靜電,產生放電損壞設備,干擾數據傳輸和存儲。同時,由于制冷量的(40%~60%)消耗在除濕上,使得實際冷卻設備的冷量減少很多,大大增加了能量的消耗。機房專用空調在設計上采用嚴格控制蒸發器內蒸發壓力,增大送風量使蒸發器表面溫度高于空氣露點溫度而不除濕,產生的冷量全部用來降溫,提高了工作效率,降低了濕量損失,即由于送風量大,送風焓差減小。
2.舒適性空調風量小,風速低,只能在送風方向局部氣流循環,不能在機房形成整體的氣流循環,機房冷卻不均勻,使得機房內存在區域溫差,送風方向區域溫度低,其他區域溫度高,發熱設備因擺放位置不同而產生局部熱量積累,導致設備過熱損壞。而機房專用空調送風量大,機房換氣次數高(通常在30~60次/小時),整個機房內能形成整體的氣流循環,使機房內的所有設備均能平均得到冷卻。
3.傳統的舒適性空調,由于送風量小,換氣次數少,機房內空氣不能保證有足夠高的流速將塵埃帶回到過濾器上,而在機房設備內部產生沉積,對設備本身產生不良影響。且一般舒適性空調機組的過濾性能較差,不能滿足計算機的凈化要求。采用機房專用空調送風量大,空氣循環好,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,保持機房的潔凈度。
4.因大多數機房內的電子設備均是連續運行的,工作時間長,因此要求機房專用空調在設計上可大負荷常年連續運轉,并要保持極高的可靠性。舒適性空調較難滿足要求,尤其是在冬季,計算機機房因其密封性好而發熱設備又多,仍需空調機組正常制冷工作,此時,一般舒適性空調由于室外冷凝壓力過低已很難正常工作,機房專用空調通過可控的室外冷凝器,仍能正常保證制冷循環工作。
5.機房專用空調一般還配備了專用加濕系統,高效率的除濕系統及電加熱補償系統,通過微處理器,根據各傳感器返饋回來的數據能夠精確的控制機房內的溫度和濕度,而舒適性空調一般不配備加濕系統,只能控制溫度且精度較低,濕度則較難控制,不能滿足機房設備的需要。
綜上所述,機房專用空調與舒適型空調在產品設計方面存在顯著差別,二者為不同得目的而設計,無法互換使用。計算機機房內必須使用機房專用空調。目前,國內許多行業,如金融、郵電通信、電視臺、石油勘探、印刷、科研、電力等已經廣泛采用,提高了機房內計算機、網絡、通信系統的可靠性和運行的經濟型。
精密空調與舒適性空調之間有很大的差別,主要歸納為七個方面。
1.優化制冷以滿足電子系統要求
電子設備比一般舒適性環境產生更高的顯熱,這極大改變了對制冷系統的要求。有兩種制冷類型:潛熱制冷和顯熱制冷。
潛熱制冷是指空調系統消除濕氣的能力。這在一般舒適性制冷場合下很重要,例如辦公寫字樓、零售商店及人群密度較高的其他地方。潛熱制冷的重點是保持人們工作環境的溫濕度平衡。這些地方通常有直接通往外面的門和進出口通道。
顯熱制冷是空調系統消除熱量的能力,可采用溫度計進行測量。數據中心產生的熱量/平方英尺比寫字樓要高,并且人群密度相對較低。
舒適性空調的顯熱比為0.60~0.70。這意味著60%~70%的制冷量用于降溫,30%~40%的制冷量用于除濕。為實現高效制冷,數據中心環境要求顯熱比達到0.80~0.90。
精密空調的顯熱比為0.85~1.0。這意味著80%~100%的制冷量用于降溫,僅0%~20%是用于除濕。因此,在處理相同顯熱負載的情況下,“標稱”20冷噸的舒適性空調所需數量要多于精密空調。
由于精密空調主要用于消除顯熱,而不是除濕,具有較高的顯熱比。因此,精密空調最適用于數據中心。
2.符合數據中心高熱密度要求的系統容量設計
電子設備環境下的熱密度是一般辦公環境熱密度的3-5倍,而且還在以更快的速度增加。
從氣流角度來看,精密空調的設計與舒適性空調不同,其設計的目的是為了解決數據中心內較大負載熱密度。精密空調可實現較高的顯熱比,有助于維持設定溫濕度水平,并可通過較大的空氣流動,實現更好的空氣過濾。
3.精密濕度控制
如果忽視濕度的影響,將會導致長期的、嚴重的問題,包括主設備、其他資源以及基礎設施的損失。數據中心環境的最佳相對濕度范圍是45%~50%。相對濕度過高時,濕氣腐蝕開關電路,引起功能失效和設備故障。而當相對濕度過低時,會產生干擾設備正常運行的靜電放電。由于數據中心一般是需要全年365×24小時不間斷制冷,所以更易產生較低的相對濕度。
舒適性空調一般沒有濕度控制,則很難保持數據中心穩定的相對濕度。如果增加了必要的控制和部件,那么它們必須作為一個完整系統運行。精密空調有多種運行模式,可以提供適當比率的制冷、加濕和除濕,更適合于對濕度控制精度要求較高的數據中心。
4.防止灰塵等污染物
即使少量的灰塵或其他顆粒,也會損壞存儲媒介和電子元件。大多數舒適性空調采用住宅型空氣過濾器,過濾效率僅為10%,這對于數據中心環境而言是遠遠不夠的。精密空調的過濾器具有更高效的內部過濾腔,其效率可達20%-30%,且符合ASHRAE標準。
5.高效的不間斷制冷
大多數寫字樓內使用的舒適性空調每天平均要運行8小時,每周運行5天。假設僅在夏季月份有制冷要求,則相當于每年要運行約1,200小時。
不管外部環境如何,大多數數據中心要求每年365天、每天24小時的不間斷散熱。
精密空調及其部件設計滿足高標準的制冷需求。當精密空氣調節機組內其他部件可根據需求開啟或關閉時,風機系統則需要每年8,760小時地持續運行。
此外,帶有室外熱交換器的舒適性空調,當外部環境溫度降至32°F以下時,由于壓力過低,一般不能運行。但是精密空調可在-30°F的條件下正常運行,而乙二醇制冷系統在-60°F的條件下正常制冷。
6.較低的運營成本
由于基礎工程、設計和設備存在差異,因此,舒適性空調與精密空調的初期投資費用不能反映全部問題。較為精確的比較,是考慮兩個系統運營成本的差異。
舒適性空調每年的運營成本比精密空調的運營成本高出$243/每冷噸顯冷量。這和業界普遍認同的原則一致,即舒適性空調3冷噸制冷量相當于精密空調2冷噸制冷量。
7.增強服務與支持
精密空調的部件冗余比舒適性空調的要多,以保證其出現某些故障時仍能繼續運行。此外,精密空調是由廠方培訓的服務工程師進行安裝,他們更熟悉數據中心的需求和敏感性。制造商可提供對精密空調24小時緊急服務和預防性維護服務。
總之,精密空調具有高效率、高可靠性和靈活性的特點,能滿足數據中心和其他高可用性配電機房日益增加的散熱、濕度控制、過濾及其他方面的要求。