空调水冷机组系统图

数据中心常见冷却方式介绍（4）：双冷源型精密空调系统数据中心机房内部温湿度环境的控制要依靠室内空调末端得以实现，机房空调具有高效率、高显热比、高可靠性和灵活性的特点，能满足数据中心机房日益增加的服务器散热、湿度恒定控制、空气过滤及其他方面的要求。

随着不同地域PUE的严苛要求以及高密度服务器的广泛应用，数据中心新型的冷却方式被越来越开发及使用。

下面分别介绍几种数据中心传统与新型的冷却方式。

1. 双冷源精密空调系统组成
双冷源精密空调配置两套不同/独立的制冷盘管组成，本文主要介绍风冷直接蒸发式/冷冻水型双冷源精密空调机组，机组组成如下图所示。

机组主要由框架、室内EC风机、控制系统、进出风温湿度传感器、冷冻水盘管、电磁两通调节阀（电动球阀）、冷冻水管路；氟利昂蒸发器盘管、冷凝器盘管、压缩机、节流阀、干燥过滤器、氟利昂管路等组成。

图1 双冷源精密空调机组结构图
2.系统运行控制原理图
该机组由风冷直接蒸发制冷系统和冷冻水盘管组成。

机组正常运行时优先使用冷冻水系统，当冷冻水系统无法满足制冷需求（回风温度、出风温度持续偏高）或冷冻水系统故障（冷冻水中断、冷冻水供水温度持续偏高）时，机组控制器自动启动风冷直接蒸发制冷系统。

水冷双冷源系统与风冷双冷源系统结构类似，只是冷凝器的冷却方式不同，具体差异可查看前几篇文章。

3.产品特点及应用
（1）一般核心IT设备机房会配置双冷源精密空调，提高制冷的连续性。

（2）设备投资成本较高，提高了制冷安全系数。

（3）由于在同一框架内安装两套盘管，体积较大，设备重量较大，对空间及荷载有较高要求。

说明+动图，保证让你把数据机房空调系统弄得明明白白机房空调属于精密空调的一种，是为了满足精密设备特殊工艺及特定环境的要求而设计的，其目的是精确控制其温度、湿度等并要求控制在一定范围。

机房空调具有高显热比、要求大风量。

为达到所需空气参数，空调系统由制冷循环和空气循环两个循环部分组成，制冷循环主要分为水冷和风冷两类。

下面我们就通过系列动图，来了解下机房空调的制冷循环和空气循环。

Pt.1制冷循环原理制冷循环由压缩过程、冷凝过程、膨胀过程、蒸发过程组成。

就是利用有限的制冷剂在封闭的制冷系统中，反复地将制冷剂压缩、冷凝、膨胀、蒸发，不断的在蒸发器处吸热汽化，进行制冷降温，将热量从室内搬运到室外。

所谓水冷和风冷的区别，其实就是与水或者空气进行热量交换的区别。

制冷循环Pt.2空气循环2.1 送风方式末端的送风方式常规分为上送风方式，风管送风方式和地板下送风。

上送风方式风管送风地板下送风2.2 典型布置为了优化气流和进一步提升冷却，采用约束送风是比较常用的通风并划分冷池的一种方式，冷热通道分离，如下图。

冷热通道分离除此之外，为了降低气流输配距离，还有行间空调和柜级空调。

传统的房间级空调到微模块的演变部分数据中心也会采用顶置空调，采用热通道封闭方法，进一步缩短气流循环距离，安装顶置空调的放置方式，可以分为卧式和立式。

卧式顶置空调立式顶置空调为了进一步降低气流输配距离，部分数据机房也会采用柜级冷却方式，如热管背板。

柜级空调Pt.3机房风冷系统这是最传统的冷却方法，空调由内机和外机通过氟管路连接而成，内机由压缩机、膨胀阀和蒸发器等组成，可以实现制冷和气流输送等功能，外机则用来散热。

风冷制冷原理常规采用定速涡旋压缩机制冷，少量采用数码涡旋或者变频涡旋压缩机；风冷室外机安装在室外或楼顶，内外机距离有限制：常规不高于室内机20米，不低于室内机5米，室内外管路长度推荐小于60米，超出需要延长组件和措施。

风冷机房空调典型结构3.1 适合场景风冷空调相互间独立，无单点故障，特别适合中小型数据中心，当输送气流距离较短时，可以单侧布置，当输送距离较远时，采用双侧布置，如图6。

初投资(6~10％)空调水系统解决方案——节约系统初投资或运行费用业主的电费帐单取决于整个冷水系统的能耗。

在过去的30年里，冷水机组效率提高很快，使其占整个系统能耗的比例已降低了20%，故冷却塔和水泵能耗已受重视。

系统应用下列节约系统初投资或运行费用的方案，深受空调专家的推崇，代表了空调水系统设计的主流发展方向。

RTHD 冷水机组使用先进的CH530控制器，显示卓越的性能和高效可靠的品质。

若了解详细的空调水系统解决方案，请垂询特灵公司当地销售办事处。

一次泵变流量系统一次泵变流量系统是使变频水泵的流量随空调负荷的减少而相应减少，从而节约水泵能耗。

与其他空调水系统方案相比，水泵能耗节约最多，见下表：省冷冻机房面积。

其原理图如下：变流量冷水泵流量调节阀旁通管系统盘管二通阀冷水机组P 冷水机组P冷源侧水流量变化必然引起冷水机组的出水温度波动，甚至导致冷水机组运行不稳定。

因此冷水机组的流量许可变化范围和流量许可变化率是衡量冷水机组性能的标志。

RTHD 冷水机组使用CH530控制器，新增了前馈控制功能，变流量自动补偿功能等，完全满足一次泵变流量系统的要求。

大温差小流量系统大温差小流量系统既可节约初投资(水管直径、水阀、水泵尺寸减小)又可节省系统运行费用。

若冷冻水进出水温差从5˚C 温差(12˚C-7˚C)变到8˚C 温差(13.6˚C-5.6˚C)，则冷冻水流量可减少37.5%，水泵功率减小约75.5%。

下图表明：随着冷冻水/冷却水的水流量从2.4/3.0gpm/ton 逐渐减小，整个系统的总能耗也相应减小，虽然冷水机组的能耗略增。

由于冷冻水供回水温差增大，冷水机组的出水温度降低，按5˚C 温差设计的常规冷水机组的效率衰减大，性能不稳定。

RTHD 冷水机组使用CH530控制器，能够在大温差条件下保持较高的效率和稳定性，使大温差冷水系统更节能。

冰蓄冷系统冰蓄冷系统利用峰谷电价差别，通过“夜间制冰，白天融冰”方式，把不能储存的电能转化为冷量储存起来，满足空调制冷需求，同时实现电力需求削峰填谷的目的。

溶液空调与传统空调对比传统空调系统按照冷热源的不同，分为风冷与水冷两种，这两种空调系统与溶液空调系统的对比如图所示。

三种空调系统对比水冷式传统空调系统 风冷式传统空调系统 溶液空调系统 系统构成冷水机组、冷却水系统、冷冻水系统、蒸汽锅炉、净化空调风冷热泵、冷冻水系统、净化空调箱、排风机溶液式空调机组 （内置热泵系统）分区控制 不能实现 不能实现 可以实现 夏季除湿方式 冷凝除湿 冷凝除湿溶液除湿夏季再热量 高 高 低 冬季加湿方式 电/蒸汽加湿电/蒸汽加湿溶液加湿 全热回收装置 无 无 溶液式全热回收运行能耗较高最高低与传统空调系统相比，本项目采用的溶液式空调系统优缺点如下： 1）传统空调系统设备较多，需要设置风冷热泵机组、冷冻水泵、净化空调机组、排风机等，系统较复杂，运行管理灵活性相对较差，不利于实现分区控制；溶液空调机组自带热泵系统，集传统空调设备于一体，独立运行即可实现冷却、除湿、加热、加湿等功能，利于实现分区控制、独立启停，便于运行管理并降低空调系统能耗。

2）传统空调系统的空气处理原理为冷凝除湿，需要把空气降低至露点以下才能达到除湿效果，除湿后空气相对湿度为90%~95%，而实验动物屏障环境空调系统所需的送风相对湿度为60%~70%，因此冷凝除湿后需要配置电或蒸汽再热以满足送风相对湿度要求，因再热带来的冷热抵消，是传统空调系统能耗高的重要原因；溶液式空调系统利用盐溶液（氯化钙）吸湿和放湿的特性来处理空气，而溶液有一个显著特性，即溶液浓度与送风相对湿度一一对应，因此通过调节溶液浓度可将送风相对湿度控制在60%~70%之间，这与实验动物屏障环境的使用要求非常契合，能够大幅减少空调系统过度冷却和再热带来的能源浪费。

3）传统空调系统冬季一般采用电/蒸汽加湿方式，电、蒸汽属于高品位能源，电加湿COP小于1，加湿能耗较大；溶液空调系统利用热泵制热加热溶液，再通过热溶液实现对空气的加湿，加湿COP可达5~6，远高于电加湿方式，能大幅节省加湿能耗。

分体水冷柜式空调机组（冷量19KW—90KW）简介：SWCP系列分体水冷柜式空调机组是经过严格的计算机优化选型设计，推出的新一代单元式空调机组。

机组结构更加美观、实用；冷量、风量分布更加合理，使用户拥有了更加广阔、经济的选择空间。

可广泛地应用于工厂、学校、银行、宾馆、别墅、饭店、商店及各种娱乐场所。

机组命名规则：室外机SWCP 060 C 2 D N A A1 2 3 4 567 8 9 10 11 12 13第1234位：分体水冷柜机室外机第567位：机组标称冷量代号第8 位：C：单冷机组第9 位：2：保留标识第10位：S/D/T：保留标识第11位：N：保留标识第12位：A：扩展代码第13位：设计版次变更A、B、……Z室内机SWCB 060 C 2 F N A A1 2 3 4 567 8 9 10 11 12 13第1234位：分体水冷柜机室内机第567位：机组标称冷量代号第8 位：C：单冷机组第9 位：2：保留标识第10位：F：自由吹风式前出风第11位：N：无辅助加热E：带电加热W：热水加热S：蒸汽加热第12位：A：扩展代码第13位：设计版次变更A、B、……Z机组特点：1. 机组采用能效比高，可靠性好，运行噪音低的全封柔性涡旋压缩机。

2.壳管式冷凝器、高效内螺纹管蒸发器均经过优化设计，使机组运行高效、经济，使用寿命长。

3.壳管式冷凝器清洗维修方便，可以有效地减少冷量衰减。

冷凝器双侧接管的结构设计使用户可以根据机房实际情况，任意选择和变换接管方向，极大地方便了用户的现场安装。

4.送风机采用经过严格动平衡测试的离心式风机，效率高、噪音低。

性能优良的三相异步电动机防护等级IP55，绝缘等级F级。

5.机组采用框架式结构，强度高，震动小。

予留检修面板和快开门，维护、维修方便快捷。

由于采用了分体式设计将压缩机与室内送风风机分置两个箱体且内称消音材料，因此比整体机组噪音有大幅度降低。

6.机组面板均双面喷涂，机组表面光洁平滑，涂层附着力极强，具有非常优良的防腐性能。

海信日立SET-FREE WS水源变频多联式中央空调日立水源多联式空调系统成功将水源热泵技术、多联机控制技术、直流变频驱动技术和R410A环保工质等结合在一起，糅合了风冷多联式变频空调和水冷式冷水机组两大类产品的技术优点，通过高效板式换热器和中间介质循环水，利用海洋、土壤、工业废热、城市污水等低品位热源中的热能进行制冷供暖，极大地节约了能源。

水源多联机系统图图一：水源多联机系统图适用的水源范围水源多联式空调系统不受常规气候的低温和地理区域的限制，可广泛应用于以下水源工况，也可结合其他能源的利用，如太阳能等新能源。

楼宇水环系统利用地下水通常称为水循环系统，冬季通过电或燃气锅炉加热循环水，夏季通过冷却塔将水系统的热量散发出去，以维持系统温度，尤其在过度季，通过热量的转移，实现最大限度的系统节能运行。

开式井水系统直接用地下水提供水系统的负荷。

最大的好处是环路水温是恒定的，通常在12~15℃，适用于地质土壤可以回灌的地区，该系统最大好处是环保、运行成本低。

利用地表水将闭环换热管路安装于靠近建筑物的湖水、池塘等地表水中，通过闭环水与地表水的热交换提供建筑物的热量或散热，湖水的深度及面积非常重要，必须核定是否满足建筑物负荷的需要。

城市污水、中水、工商业废水废水热源环路系统回收各种低品位废热，是解决建筑热水高能耗的有效途径之一。

该系统可使热泵冷热源温差大为减小，带来显著的节能效果，同时节省大量水资源。

利用土壤源在地下打孔并埋入塑料复合换热管，通常具有立式或水平式两种，立式适用于可利用面积小，需要深埋管的场合。

水平式适用于具有较大利用面积的场合。

空调系统负荷通过地埋管和土壤交换。

初投资大，运行成本低。

海水资源海水源环路系统通过海水与水源热泵循环水的热量交换，将海水的低温低位热能资源引入建筑空间实现供暖与制冷。

此系统最大优势在于对资源的高效利用，既不消耗海水，也不对海水造成污染，同时热效率高。

优势一：高效节能日立SET-FREE WS系列中央空调将变频技术和水源换热节能技术有机融合，通过各环节的优化匹配设计，使制冷和制热在较大的运行范围内均能保持高COP值。

空调系统组成及作用1、冷冻水系统：冷冻水系统由蒸发器、水泵、管道、定压补水装置、阀门、末端设备（精密空调）等构成。

水泵作用：将经过蒸发器的冷冻水提供给需要制冷的机房空调，为冷冻水的循环提供动力。

管道：连接水泵、主机、末端设备，为冷冻水流通提供路径。

末端设备：根据房间温度信号控制变频器调节送风机转速，通过调节送风量使室温恒定。

定压补水装置：采用气压罐定压方式补水，使冷冻水循环泵入口压力维持在正常运行范围，防止系统出现却水运行情况。

阀门：用来开闭管路的管道附件。

2、冷却水系统：冷却水系统由冷凝器、水泵、管道、冷却塔等组成。

水泵、管道、定压补水装置、阀门作用同冷冻水系统。

冷却塔（水冷冷水机组）：用水作为循环冷却剂，从冷凝器中吸收热量排放到大气中，以降低水温的装置。

冷却风机（风冷冷水机组）：强制空气通过翅片式冷凝器，与冷凝器内的制冷剂换热降低制冷剂温度，使之能够降温变成液体。

3、制冷机组制冷系统构成：制冷系统包含四大部件，分别是压缩机、节流装置、冷凝器、蒸发器。

制冷剂流通方向如图所示，由压缩机→冷凝器→节流装置→蒸发器→压缩机构成闭式循环。

系统中各部位制冷剂状态：1）压缩机到冷凝器为高温高压气体；2）冷凝器到节流装置为低温高压液体；3）节流装置到蒸发器为低温低压液体；4）蒸发器到压缩机为低温低压气体；●压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸汽的作用，是整个系统的“心脏”，它的职责是提升压力，将吸取的低压蒸汽压缩成高压高温蒸汽排出；●冷凝器是输出热量的设备，它将制冷剂从蒸发器吸取的热量以及由压缩功而转换的热量一起传给冷却介质；●节流装置对制冷剂起节流降压作用，它将系统的高低压部分隔开外，同时可以调节进入蒸发器的制冷剂流量；●蒸发器是吸收热量（输出冷量）的热交换设备，实现制取冷量的目的；●4、管路系统图。