機房風(fēng)冷空調(diào)制冷系統(tǒng)解析

孫付龍 姜青云 王洪梅

摘 要：制冷系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心機房的核心組成部分。本文從機房空調(diào)制冷系統(tǒng)的原理與設(shè)計規(guī)則、組成部件入手，簡單介紹機房的氣流組織，然后對機房各個部分的日常維護(hù)進(jìn)行分析，詳細(xì)說明數(shù)據(jù)中心機房制冷系統(tǒng)的設(shè)計、運行、檢查、維護(hù)等要求。

關(guān)鍵詞：機房；風(fēng)冷空調(diào)；制冷原理

中圖分類號：TU831 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）04-0068-02

The Analysis of the Computer Room Air Cooled Air

Conditioning Refrigeration System

SUN Fulong1 JIANG Qingyun1 WANG Hongmei2

（1.Shandong Rural Credit Union，Qingdao Shandong 266555；

2.Qingdao Rural Commercial Bank，Qingdao Shandong 266555）

Abstract： The refrigeration system is the core part of the data center computer room. Starting with the principle， design rules and components of the air conditioning refrigeration system in the machine room， this paper briefly introduced the airflow organization of the machine room， then analysed the daily maintenance of every part of the machine room， and detailed the requirements of the design， operation， inspection and maintenance of the refrigeration system in the data center.

Keywords： computer room ；air cooling air conditioning；refrigeration principle

數(shù)據(jù)中心機房的一個重要組成部分是空調(diào)制冷系統(tǒng)，其不僅影響著機房從規(guī)劃設(shè)計到運行實施再到維護(hù)修理的整個環(huán)節(jié)，還是IT設(shè)備運行的重要保障。其在整個機房數(shù)據(jù)中心是不可或缺的，具有組件繁多、運行復(fù)雜、規(guī)范要求高、容易被忽視等特點。因此，對其日常的檢測與維護(hù)是非常必要的。

1 風(fēng)冷空調(diào)的制冷原理

1.1 制冷劑的選擇

與水的性質(zhì)類似，R22制冷劑在不同壓力、飽和溫度下所呈現(xiàn)的狀態(tài)是不同的。以70PSIG壓力、飽和溫度4.5℃為標(biāo)準(zhǔn)且保持恒定的條件下，蒸發(fā)制冷過程是從飽和液體逐漸產(chǎn)生更多的氣體，從而變?yōu)闅庖夯旌蠣顟B(tài)，然后氣體越來越多，液體越來越少，最后形成飽和氣體的狀態(tài)。在壓力恒定的情況下，溫度會相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，如果溫度低于飽和溫度4.5℃時，由于溫度低于飽和點，所以R22一直處于液態(tài)；如果溫度高于飽和溫度4.5℃時，由于溫度高于飽和點，所以R22一直處于氣態(tài)。因此，制冷劑的選擇要根據(jù)人體體感舒適的溫度（21～27℃）來確定合適的冷源。

1.2 制冷系統(tǒng)的四大組件

制冷系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、壓縮器、冷凝器、膨脹閥四大組件。①蒸發(fā)器制冷的原理是液態(tài)制冷劑經(jīng)過節(jié)流降壓后，在蒸發(fā)器吸熱汽化的作用下冷卻物理降溫。②壓縮機的原理是使在蒸發(fā)器中的制冷劑保持低壓，而將冷凝器中的制冷劑保持高壓。因此，壓縮機作為制冷劑在系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)的動力裝置，是整個制冷循環(huán)的核心。③冷凝器的原理是將壓縮機排出的過熱氣體在冷凝介質(zhì)的作用下冷凝成液態(tài)。④膨脹閥的原理是對高壓液態(tài)制冷節(jié)流降壓，實現(xiàn)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑在要求的低壓條件下吸熱蒸發(fā)，并且根據(jù)被冷卻介質(zhì)的熱負(fù)荷變化自動調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑流量。

1.3 循環(huán)過程

機房空調(diào)制冷循環(huán)是將空間內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移或稀釋到另外一個空間。這種熱量傳遞的過程是在一個閉式系統(tǒng)內(nèi)周期性重復(fù)進(jìn)行的，實現(xiàn)此部分循環(huán)的同時需要消耗一定量的功。這一循環(huán)過程存在著吸熱和放熱兩個環(huán)節(jié)，而這兩個環(huán)節(jié)是利用在不同壓力、不同飽和溫度下狀態(tài)的不同與變化過程實現(xiàn)的。

壓縮式制冷機是由蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器、膨脹閥組成的，并由管道連接，構(gòu)成一個封閉的循環(huán)系統(tǒng)。液體制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻的物體熱量之后，汽化成低溫低壓的蒸氣，然后被壓縮機吸入，壓縮成高壓高溫的蒸氣后排入冷凝器，在冷凝器中向冷卻介質(zhì)（水或空氣）放熱，冷凝為高壓液體，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流為低壓低溫的制冷劑，再次進(jìn)入蒸發(fā)器吸熱汽化，達(dá)到循環(huán)制冷的目的[1]。具體循環(huán)過程見圖1。

2 機房的氣流組織

地板下送風(fēng)是比較常見的氣流組織方式，其優(yōu)勢在于送風(fēng)覆蓋均勻度較好，送風(fēng)口布置靈活，調(diào)整方便，送風(fēng)阻力小，風(fēng)機能耗低，送風(fēng)方向與空氣熱流方向相同，氣流組織合理，冷量利用效率高，易規(guī)劃機柜冷熱通道，易處理高熱密度機柜負(fù)荷。其弊端是：建設(shè)施工較為復(fù)雜，對地板的凈高有一定要求（一般不低于300mm）[2]，地板的材質(zhì)需要防靜電，地面也需要進(jìn)行保溫處理。

3 機房空調(diào)日常維護(hù)

3.1 過濾網(wǎng)

在每個控制單元都安裝過濾網(wǎng)，并對過濾網(wǎng)進(jìn)行定期檢查與更換。在更換時，需要考慮時間間隔、環(huán)境因素、過濾網(wǎng)材質(zhì)類型等。及時清理并更換可以避免過濾網(wǎng)堵塞。

3.2 室內(nèi)風(fēng)機組件

風(fēng)機需要檢查的主要結(jié)構(gòu)部件包括皮帶、電機、風(fēng)機軸承及葉輪。①皮帶。首先應(yīng)注意其松緊度?？梢杂闷Юτ嫏z測其松緊度，也可以通過按住電機輪和風(fēng)機輪的中心位置查看是否有1/2～1的位移[3]。其次，檢查皮帶是否有磨損情況。最后，檢查皮帶是否有拉長、破損和變形的情況。若發(fā)現(xiàn)皮帶存在上述問題，必須及時進(jìn)行更換，更換時要注意皮帶的型號。②電機。電機和安裝板一體化設(shè)計主要是運用在其自身重力作用下自動調(diào)節(jié)皮帶的張緊力，從而實現(xiàn)減少風(fēng)機振動和皮帶磨損的目的。當(dāng)電機出現(xiàn)聲音異常需要更換時，對于上出風(fēng)機組，應(yīng)特別注意安全，必須借助專用工具托住電機再拆除電機底座固定螺栓。③風(fēng)機軸承及葉輪。風(fēng)扇的檢查包括查看扇葉上是否有雜物碎片，軸承是否安裝牢固，扇葉是否與外罩相互摩擦，軸承是否密封等。

3.3 風(fēng)冷冷凝器/風(fēng)機

室外機空氣流動受到阻礙時，應(yīng)使用壓縮空氣或翅片清洗劑（弱堿性）清洗冷凝器。采用壓縮空氣清洗翅片時，吹洗方向應(yīng)為逆氣流方向。檢查翅片是否有倒片或損壞現(xiàn)象，若有損壞，需進(jìn)行維修。檢查所有制冷管路及毛細(xì)管路是否有振動，若有振動，則需要進(jìn)行加固。仔細(xì)檢查所有制冷管道附件是否有油跡，以確保沒有泄露現(xiàn)象[4]。冬季應(yīng)避免積雪堆積至冷凝器的周圍。每月需對風(fēng)機進(jìn)行例行檢查，觀察運行是否正常，是否存在異常噪音、振動、軸承卡死等問題。

綜上所述，機房空調(diào)與常規(guī)空調(diào)對外界環(huán)境的要求、系統(tǒng)設(shè)計有所不同。在使用、檢查、維護(hù)時應(yīng)根據(jù)不同設(shè)備的規(guī)模、要求、負(fù)荷密度等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行確定后，選擇合適的空調(diào)系統(tǒng)。設(shè)計人員為了確保數(shù)據(jù)通信設(shè)備能實現(xiàn)有效制冷，應(yīng)充分了解數(shù)據(jù)通信設(shè)備及熱負(fù)荷數(shù)據(jù)等相關(guān)信息，然后結(jié)合空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)方式對溫度場數(shù)值進(jìn)行模擬，最終選擇最好的送風(fēng)方式與空調(diào)參數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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[4]劉倩倩，王江江，荊有印.數(shù)據(jù)機房雙冷源空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計與分析[J].暖通空調(diào)，2013（10）：23-27.