配电机房的空调设计

配电机房的空调设计（共8篇）

配电机房的空调设计 篇1

空调系统的设计包括很多内容, 如:空调水系统、空调风系统、空调机房系统、空调室外散热系统等等。这里尤其重要的要数空调机房部分。以下, 我就来具体谈谈机房部分的设计。

机房部分一般包含以下几个内容, 冷水机组、冷冻水泵、气罐、管路系统等。

1 冷水机组的选择和配置

中央空调冷水机组的选择应充分考虑使用者的能源配置情况, 对于大多数的使用者而言, 要考虑现有资源的合理利用问题, 从节能的角度来说, 在空调冷水机组的选择上应尽量考虑利用现有能源, 如:工厂剩余余热蒸汽等。所以对于有多余蒸汽的使用者, 在冷水机组的选择上应优先选用蒸汽型溴化锂冷水机组, 对于相同制冷量的蒸汽型溴化锂制冷机组和电制冷机组而言, 溴化锂机组可节电98%左右。

对于冷水机组台数的选择应尽量避免选用单台机组, 在条件允许的情况下, 可选用两台或以上的冷水机组, 这样可不考虑备用机组, 而且在负荷变化的情况下, 可以关闭部分冷水机组, 节约运行费用, 可以使机组在较高的COP值下运行。冷水机组和冷冻水泵可采用一一对应的方式, 如受机房大小的限制, 也可采用多台冷水机组与多台冷冻水泵独立并联设置。这种布置方式有它比较明显的简洁、方便的优点, 但是这种方式应注意在部分空调冷负荷的情况下, 就有一部分冷水机组处于停开的状态, 如果管理人员操作管理上的疏忽, 未把停开冷水机组的管路上的阀门关闭, 则冷冻水就会出现旁通分流的现象。解决这个问题最经济的措施是冷水机组管路中考虑增设电动蝶阀。电动蝶阀、冷水机组、冷却水泵和冷冻水泵设计为连锁运行控制, 这样便可以把空调系统中耗能最大部分, 也是节能最具潜力的区域纳入智能化的控制, 做到最经济的投资, 最节能方便的管理。

2 冷冻水泵的选择和配置

大型的中央空调冷水系统, 随着空调区域冷负荷的改变, 投入使用的冷水机组﹑空调冷冻水泵的台数也将随着增减, 同时空调冷水系统的管网流量也发生改变, 这引起管网水阻力的改变。在低负荷运行情况下, 尤其是空调冷水泵只需要单台运行时, 空调冷水系统满负荷与低负荷运行时水阻力相差甚大, 这导致低负荷时空调冷水泵超流量运行, 其运行工作点可能跳出经济区域, 进而引起电机效率的降低, 同时水泵运行电耗的增加, 所以在只有单台水泵运行的工况下, 极容易发生电机过载烧毁的事故。所以设计中不能仅注意了多台水泵的额定状态点能否满足管路计算要求, 还必须重视空调低负荷时运行状态点变化所引发的问题, 并采取必要的解决措施, 解决方法有两种, 一是冷冻水泵采用变频技术, 即并联运行的各泵中, 某台泵采用变频泵, 它作为低负荷时单台水泵运行的固定泵, 在系统超流量时, 该泵降低运转频率, 系统的流量也随着减少, 可见冷冻水泵采用变频技术是系统变流量的节能技术。另外一种解决方法是在每台水泵的出口装设一种限流止回阀, 它既可以起到防止停泵回流的作用, 取代传统的止回阀, 又可以起到对工作泵限制流量的作用。

3 补水泵的选择

系统内的水, 当为热水或冷热两用时, 应采用软化水, 当软化水压力不能直接供入水箱时, 应另设水泵补水, 补水泵的自动补水量可按系统循环水量的1%考虑, 事故补水按系统循环水量的3%考虑, 直接补入循环水泵的入口处, 补水泵的扬程应按补水点与系统最高点的高差加上3~5mH2O的富裕量考虑。

4 机房侧管路上控制配件的设置

压力表﹑温度计的设置对于空调冷水系统机房侧部分显得尤为重要, 借助于压力表的读数可以初步判断该部分水系统的水力工况是否正常, 借助温度计的设置可以初步判断流经该管路的水量是否满足要求。建议在每支回水干管汇入集水器之前都应安装一支温度计, 通过观察温度计的温度值, 可以准确掌握冷负荷分布的情况。温差大的支路上的阀门可以开大, 温差小的支路阀门开度可以调小一些。只有每个回水支管装了温度计, 操作管理人员才能直观掌握系统冷负荷分布的情况。

5 气压罐的选择

气压罐的最高工作压力应大于补水泵的扬程。

罐体的容积应按罐体内的水容积选择, 罐体内的水容积应按膨胀水箱的容积选择, 即罐内的水容积应能够容纳水系统的膨胀量。

式中V-膨胀罐体内的水容积 (L)

ρ2-系统在高温时水的密度 (Kg/L) , 热水时, 为热水供水的温度, 冷水时, 为系统运行前水的最高温度, 可取35℃;ρ1-系统在低温时水的密度 (Kg/L) , 热水时, 可取20℃;冷水时, 为冷水供水温度, 可取35℃;Vc-系统内单位水容积 (L/kW) 之和, 与供回水温差, 水通路的长短等有关, 见下表所示;Q-系统的总能量或总热量 (kW) ;

参考文献

[1]电子工业部第十设计研究院, 空气调节设计手册[M]中国建筑工业出版社, 2005.

[2]陆耀庆.供暖通风设计手册[M].中国建筑工业出版社.

[3]刘勇龙.某研发试验楼空调机房设计[J].制冷空调与电力机械, 2010.05.15.

配电机房的空调设计 篇2

计算机中心是一些企业、政府机关等大型机构的信息数据设备的管理核心，其硬件设备的安全直接关系到整个机构的数据安全与信息安全。同时，计算机中心配电系统比其他用电设备的配电系统要求更加精细，需要加强对配电系统的设计。

计算机中心的地位随着信息化技术、智能化办公的普及变得越来越重要。尤其是其软硬件的安全方面，不仅决定了数据的安全使用，也关系到国家、企业机密，公司、个人档案的安全。其中配电系统在计算机应用中心机房的安全管理地位十分重要。据统计，在造成企业计算机机房运行事故的原因中，有近60%是由于配电系统故障而形成的，配电系统的故障的表现有很多方面，如中心机房配电设备运行时间过长、运行不稳、丢失数据等等。另外，随着机房中设备的升级，其基础环境的要求也会越来越高，设备的更新改造也是计算机中心机房建设的一项重要内容，机房配电系统改造应跟得上机房设备更新的步伐，以确保设备的正常、安全使用。本文将对企业计算机中心机房的配电系统设计普遍存在的问题进行讨论，分析和探讨计算机中心机房配电系统改造的方法。

一、计算机中心机房配电系统设计的对象

计算机中心机房供配电系统通常由计算机网络设备供电、机房辅助设备供电和其它供电设备三部分组成。计算机网络设备供电负责向网络主干通信设备、网络服务器设备、计算机终端设备和计算机外部设备供电;机房辅助设备供电负责向机房空调新风系统、机房照明系统和机房维修电源系统供电;其它供电包括办公室供电等。这三部分都统一通过安装在机房配电间的动力配电柜进行配电，外部供电电缆先进入机房总配电柜然后分送各个部分。

中心机房中主要计算机和网络主干设备对交流电源的质量要求十分严格，包括对交流电的电压和频率对电源波形的正弦性，对三相电源的对称性，对供电的连续性、可靠性、稳定性。尤其要做抗干扰与防断电的准备，这两项工作要确保设备运行的稳定。

中心机房的负荷等级应该设为一级负荷，供配电系统应该按照一类供电方式设计即为提高机房设备的供配电系统可靠性，在配电设备前端增加交流不间断电源系统UPS，达到供电可靠不间断，质量稳定无干扰。

另外，中心机房动力辅助设备的设计也很关键。动力辅助设备包括计算机专用精密空调系统、计算机机房照明配电系统、计算机机房新风系统、数据中心通信系统以及各项插座等设备。机房辅助动力设备直接关系到计算机设备、网络设备、通讯设备以及机房其它确保安全的.设备等等。

备用设备的设计。随着办公系统对于计算机的依赖，计算机成为了主要的办公工具，计算机中心在安全管理上，配电备用设备较为关键，由于计算机内存储设备在突发情况下数据丢失率太高，且不容易找回，因此，计算机配电系统也应该有一套备用系统。例如在数据传输的过程中，当一路供电发生故障时能够自动转换到另一路。

二、计算机中心机房配电系统应注意的几个问题

1.布线问题。

在机房供配电系统布线方面机房电源进线应当按照确保安全的原则，对较大的负载采取过电压保护措施。专用配电箱电源应采用电缆进线，在不得不采用架空进线时在低压架空电源进线处或专用电力变压器低压配电母线处要安装低压避雷器。

机房低压配电线路应采用铜芯屏蔽导线或铜芯屏蔽电缆。机房活动地板下的电源线应尽可能地远离网络信号线，避免并排敷设并采取相应的屏蔽措施。机房内的电线电缆除了应该具备相应的流量负载承担能力外还必须考虑线缆的阻燃要求。

2.防止负荷干扰的问题。

中心机房供配电系统的可靠要求较高，为防止其它负荷对计算机系统的干扰以及维护运行管理上的方便，可采用专用低压馈电线路供电。这样可有效地防止用电设备对计算机系统的干扰。

3.防止其他电器开关时的干扰。

例如防止照明电路开启和关闭时产生的冲击对计算机的干扰，也为了避免由于照明电路供电电压的波动影响照明的稳定性，机房内的一般照明和应急照明应与计算机电源系统分开，最好与辅助设备电源系统的线路分开，以单独的低压照明线路供电。

4.防止过电压的损害。

防止雷击等过电压对设备造成的危害，中心机房电源进线宜采用地下直接埋设电缆。当有架空进出线时，在低压架空电源进线处或专用变压器低压配电母线处均应装设低压避雷器。主机房专用动力配电箱内低压配电母线上可装设浪涌吸收装置，以消除线路上产生的瞬时高压尖峰脉冲。

5.设计备用插座。

主机房内应分别设置测试与维修插座，目的是为了避免维修用的手动工具误插入测试插座内影响计算机正常运行，两种用途的插座应有明显的区别标志。使用电源插座应由计算机主机电源系统供电，维修电源插座应用辅助设备电源系统供电。

三、计算机中心机房配电系统设计优化方法

1.做好配电系统改造前的整体规划与设计。

规划和设计方案要有一定的前瞻性。从技术和管理的角度讲，在实施配电改造前的规划和设计应充分考虑到这些问题以降低未来机房的运维成本，延长机房的使用寿命;规划和设计方案要严格保证机房设备运行的安全稳定性，制定规划和设计方案时要把现有机房的安全性和稳定性放在首位，以期最大程度上减小配电系统改造对机房安全运行的影响;规划和设计方案要充分适应未来机房设备的扩充性，在电源布局、线缆规格、空开和UPS电源等方面要尽可能的考虑到未来机房负载的变化。

2.做好配电系统接地制式的选择。

供配电系统的接地制式一直是电气工作者十分关注的问题。但它又是经常被信息中心管理者和非电气技术人员忽略和轻视的问题。供配电系统的接地制式涉及机房供电的安全可靠，继电保护等诸多因素，而且对通讯以及电子设备地正常运行和电磁干扰、人身安全等方面有重要地影响。配电系统接制式地选择在不同地区、不同电网、不同对象所考虑的侧重点不同。

3.电源配电柜及空开的选型与配置。

在机房配电系统改造时，应注意以下两个方面：一是配电柜内应预留用于机房用电设备扩充时使用的备用支路;二是配电柜内所使用的自动空气开关、接触器、熔断器、隔离开关、断路器等部件，要求性能可靠，技术指标达到设计要求，能满足各类计算机设备工作要求，同时，上下级断路器动作时间须符合下级保护上级的原则。

4.负载端设备的电源改造与测试。

机房配电系统改造的主要目的是增强机房计算机负载设备供电的可靠性和安全性。为提高供电的可靠性和安全等级，设备的供电最好是从UPS前端市电输入开始一直到设备电源模块的整个供配电环节都留有冗余。由于各种原因，并不是每一台服务器、小型机、网络设备等计算机设备在购买时都配备有双电源模块。同时，部分设备如工控加密机、机架式服务器等因产品的设计原因无法扩充双电源模块，对于此类设备可以通过在机房双母线供电系统中使用 STS 设备来解决其电源的冗余性问题。

机房设备机柜和空调系统的设计 篇3

一、总体设计

机柜方面:一般的机柜生产商都没有考虑每个机房的实际情况来设计机柜, 都采用通用的设计方式, 这样就不能满足用户的实际需要, 往往在实际使用的时候都要后期做一定的修改。针对这种情况, 我们建议一般在机房设计的时候, 就要做全面的考虑, 包括机柜尺寸、样式、供电方式、走线情况等。机柜尺寸方面, 我们都采用足够深的机柜, 采用前后都能走线的设计方式, 在供电方面, 每排机柜都采用三相供电, 每排机柜都设计一个电源列柜, 管理本机柜的电源。在设计时分相, 不同的机柜不同的相位, 上面板能显示每个机柜的电压和电流等参数, 方便监控电源情况。在走线方面, 采用电源下走线, 数据上走线, 同时光缆和电缆分槽方式。这样的设计就能很好地解决供电和走线的问题, 保障设备的正常运行。

空调方面:现时机房的净化和恒温恒湿的控制, 大部分都采用传统的方式, 在室内使用空调以及抽湿机来控制, 致使室温非常低, 但是机箱内仍然在高温, 通风和散热均不良, 这样, 造成机器设备的性能和可靠性大大降低, 极易出现设备故障和老化等现象。针对这种情况, 安装机房时做一些改动。具体做法是:选用大功率水冷式小中央空调, 多个风口, 通过管道把净化的冷气从底部送到每个机柜里, 利用安装在机柜顶和天花顶的抽风机来实现空气的循环, 实现净化、恒温、恒湿的效果。

二、设计原理图

1. 机柜电源及走线设计

如图, 电源线从边上的电源列柜上面分别引到相应的机柜, 同时每个机柜采用不同的相位以及单独的开关控制, 分别监控电流电压等参数, 并采用智能系统对参数临界值进行报警。电缆槽和光纤槽采用合适的高度设计, 同时顾及前后的走线, 机柜上方预留相应的出线口, 同时每个机柜的两边 (包括前后) 都预留走线的槽位置方便走线, 电源插座方面, 由于不同的设备设计电源的位置会不一样, 应该采用机柜两边都要有插座的设计。另外在设计机柜背面的门的时候, 应该设计成分两扇开门的形式, 方便打开同时不占用地方。机柜顶部的抽风机在设计时尽量采用多个风扇设计, 这样能有效减少灰尘进入机柜, 同时经过测试抽风效果会比较好, 出现故障时也容易更换。

2. 空调部分设计

整个室内的工作流程:

恒温恒湿系统的作用:将净化了的室内空气过滤、净化和恒温恒湿。吸入室内空气——将空气除尘净化——调节空气的温度——将气温调节到22℃进行除湿——空气再次过滤——送出符合标准的空气室内——然后空气经过空间再循环确保空气的质量。

送风机的作用:将静化后的空气再次过滤调节器节到适当的温度和湿度送到送风系统里;然后通过风速调控电动机, 实现2米/秒的风速送到送风系统;将再次静化和冷却过的纯净的空气送到每个机柜。

三、方案特点

机柜系统在机柜的选用、供电的方式、走线的方式等都进行了不用的设计, 保障了统一性, 方便日后维护。在供电方式方面, 不仅采用了电源列柜, 而且还采用了分相供电, 增加了功率的利用率, 电源管理更方便。由于采用了参数报警装置, 当电源不稳或者过流、过载等情况出现时, 系统会马上报警, 方便维护人员及时发现问题。走线方面, 采用了强电、弱点、光缆分开走线的方式保障了稳定性, 在出线设计方面, 采用前后都能出线的设计, 有效解决的当设备接线位置不统一时出线走线比较乱的情况。

在空调系统的设计方面, 由于该使用的是最新的小型中央空调, 全过程只使用电能, 对环境基本没有污染;另外, 整个送风系统都通过了改良设计, 全部排气管由地下通过, 直到机柜底部, 有效地减少了噪声;而且全部管道都经过了特殊处理, 绝对不会渗漏, 可以有效地保持机房干燥。

总的来说, 该系统无论从各个方面来说都符合了高效、环保、节能的要求, 既节省了能源也有效地保持了机柜内整洁、稳定及温度和湿度。

四、效益评估分析

机房是整个系统的核心, 所有的信号都要从机房送出的, 设备安全稳定是保证安全播出的前提, 而这些的前提是机房的环境, 因此机房环境是设备稳定的前提。此系统开创了有效完善机房基础设施的先河, 而且实际效果很好。此系统如能在广播电视系统中推广, 必定会在广播电视事业的发展中发挥重要的作用。

摘要：传统的机房设备机柜和空调系统, 由于在设计方面的不足和欠缺全面性的考虑, 设备机柜里面设备的摆放, 走线和供电 (220V交流供电系统) 都不能做得比较完善, 而且, 机房的冷却效果虽然很好, 但是对于设备本身而言效果并不明显, 因为设备安装在机柜里面, 通风一般做得并不会太好, 造成了设备里面不能保证恒温, 因此必须要寻求一种解决机房走线乱, 供电乱和恒温恒湿的方法。

机房空调建设 篇4

随着计算机的发展和网络的广泛应用，证券公司都建立了自己的局域网，而这其中很重要的一个环节就是网络中心机房的建设。它不仅集建筑、电气、安装、网络等多个专业技术于一体，更需要丰富的工程实施和管理经验。网络中心机房运行的同时也面临着随着机器的增多，机器的总体的排热量增大，机房温度升高等重要问题。因此机房精密空调系统的任务是为保证机房设备能够连续、稳定、可靠地运行，需要排出机房内设备及其它热源所散发的热量，维持机房内恒温恒湿状态，并控制机房的空气含尘量。为此要求机房精密空调系统具有送风、回风、加热、加湿、冷却、减湿和空气净化的能力。机房精密空调系统是保证良好机房环境的最重要设备，应采用恒温恒湿精密空调系统。

一、机房空调系统建设所涵盖内容

1、机房空调系统物理线路的铺设

2、机房空调系统各功能物理元器件架设

3、机房空调系统的性能调试

二、需求调研

1、各营业部将根据自己的实际需求结合集成公司的建议，参考装饰公司设计的机房平面布置图和功能区域规划图向公司信息技术总部提交机房空调室内机和室外机的安置点。

2、公司信息技术总部根据用户提供的需求数量和计算机信息系统建设要求与营业部进行多次商量，定出最后的需求，并填写相应的《用户需求调查表》。

3、用户应在《用户需求调查表》上签字认可。

三、机房空调系统方案设计

1、方案设计应严格按《用户需求调查表》上的需求进行设计。

2、方案设计原则：可靠性、安全性、实用性、先进性、兼容性、经济性、完整性、可扩充性、开放性、使用和维护的方便性、环境的适应性等原则。

3、方案设计遵循下列标准：

《通风与空调工程施工及验收规范》

GB 50243－97 《计算站场地技术条件》

GB/T－2887－2000 《计算机场地安全要求》

GB－9361－88 电子计算机机房设计规范》

GB 50174－93

4、设计目标

机房环境对机房内设备的正常运行起着至关重要的作用，保持机房内温度、湿度、洁净度合格是保证机房设备运营正常的必要条件。

机房空气环境设计目标参数：

夏季温度

23±2℃

冬季温度

20±2℃ 夏季湿度

55±10%

冬季湿度

55±10% 洁净度

粒度≥0.5μm

个数≤18000粒/分米3 温度变化率

≤5℃/时

5、机房对洁净度的要求 机房的环境是靠空调机来实现的

⑴

机房要密封、墙体围护结构要清洁。⑵

机房要保持正压，防止脏空气侵蚀。

⑶

空调机设中效过滤器，并定期更换，从而保证机房空气在不断循环中得以净化。

6、机房环境特点

机房中的计算机及网络设备在运行中散热量大而且集中，散湿量极小，散热量的95%是显热，热湿比极大，焓差小。在这种情况下，空气处理可近似作为一个等湿降温过程。

根据热的传播方式—传导、辐射、对流分析，疏散显热的最有效方式是对流，这就需要大量的冷风将热量带走。

计算机设备除了对温度有要求外，对湿度亦有要求。而集中空调无法控制湿度恒定，如果再加一套湿度控制系统，无形中又加大了投资维护量。而专用空调实现了对湿度的自动控制，使计算机设备不论在极湿润的夏季还是在极干躁的冬季都能在恒湿状态下正常工作。

此外，机房对洁净度亦有严格的要求，这个要求远远高于办公用房。由于集中空调送风方式的特点决定其不能满足此要求。而专用空调中有中效过滤系统，可随时更换过滤网，方便、省时、经济。

同时，根据机房的围护结构特点（主要是墙体、顶面、地面，包括：楼层、朝向、外墙、内墙及墙体材料，及门窗型式、单双层结构及缝隙、散热）、人员的发热量，照明灯具的发热量，新风负荷等各种因素，计算出计算机房所需的制冷量，因此选定空调的容量。7．

1、空调选型 7.1.1、系统综述

集中空调主要考虑人体对环境的要求，不具备大风量。因此，集中空调方式就会出现虽然冷量够，但设备热量却散不出去的问题。集中空调是用风管送风，而非静压风库，送风均匀度较差，所以集中空调不适合在机房使用。

机房专用精密空调充分考虑了计算机设备的特点，在相同制冷量的基础上，加大了风量。加之专用的送回风风库，送、回风均匀，能够较为迅速、有效地带走机器热量。7.1.2、冷量核算

根据用户对于机房用途的分析，并考虑到将来的发展，按机房内热负荷的最大可能行设计。由于不清楚内部设备布置情况，热负荷暂时按总冷量300W/m2，显冷量暂时按不小于250 W/m2 进行估算。7.1.3、设备选型

为确保机房内计算机系统的安全可靠、正常运行，在机房建设中为机房提供符合要求的场地环境，空调系统一般用恒温恒湿的机房专用空调机，工作方式为两主一备。当主机故障时，自动切换备机工作，检修时亦然。这样即满足了机房需求又节省开支。

8、物理线路铺设：

根据营业部的实际情况，结合设计方案要求与规范及综合布线标准，采用暗线布线方式，实行室外机对室内机直接连接法进行机房空调的物理线路连接。

9、各功能物理元器件的架设：根据设计方案的要求，在各个空调的实际安装处，进行元器件的物理安装。安装时，要求给予物理元器件充分的硬性固定，并且需固定得安全、可靠，同时兼顾一定的美观度与协调性。

10、性能调试：在确认物理元器件安装完备及线路畅通无误的基础上，开启机房设备，运行空调，看是否能达到很好的制冷效果。并且连续开机观察几天。

四、产品选型

 根据功能要求满足其相应指标参数且通过了相关部门检测通过的合格产品  产品性能价格比最优  适用行业要求

 所选产品为集成商的主营产品

五、系统调试

1、先使用专用工具对系统布线部分进行性能测试。

2、功能调试：根据方案设计要求与规范对系统各项功能进行逐一调试。

六、机房空调系统验收

1、工程竣工后，承建方需提供以下文件：

 系统空调主机等实施产品的合格证及使用说明书或用户手册。

 提供必要的功能调试安装文档，并形成电子文档形式

2、参与单位：施工方、公司信息中心技术管理部门、营业部电脑部门及相关负责人。

七、系统交付

1、对用户交付

1.1承建方对直接用户部门的技术维护人员进行系统维护及管理培训。

1.2公司技术管理部门对培训后的用户部门技术人员进行测试

1.3系统文档、资料的交付

2、对信息技术总部技术支持部的交付

配电机房的空调设计 篇5

随着信息化的高速发展, 全球已经迈入了云计算时代, 数据机房市场发展势头突飞猛进, 2012年, 中国的数据机房市场规模预计超过120亿美元。根据国家“十二五”新兴产业规划, 中国数据机房市场在未来五年都会保持两位数的增长率。互联网业、电信业、金融业、总部企业的信息化提升和扩张需求十分旺盛, 大型和超大型的数据机房越来越多。随之而来的是设计周期的缩短以及业主方对于方案阶段配电及空调负荷的准确性把握, 这要求空调设计人员在方案阶段就要对项目有一个整体的把握, 空调设计的出发点是负荷计算。本文通过对三个大型数据机房的冷负荷组成及特点进行分析, 总结出在方案阶段的负荷估算指标。

2负荷构成及特点

根据《电子信息系统机房设计规范》 (GB50174-2008) 规定, 机房空调负荷应包括:机房内设备的散热、建筑围护结构的传热、通过外窗进入的太阳辐射热、人体散热、照明装置散热、新风负荷以及伴随各种散湿过程产生的潜热。

在方案设计阶段, 为了更快、更准确地估算出数据机房的负荷, 可以将上述负荷简化为围护结构负荷、照明和一般动力设备及人员热负荷、IT及电气安装机械负荷以及新风负荷四大类。

1) 围护结构负荷、照明和一般动力设备及人员负荷

可按照《采暖通风与空气调节设计规范》 (GB50019-2003) 要求进行计算。在方案设计阶段可以按照面积指标或将整个数据机房建筑当作是一个房间来计算。

2) IT及电气安装机械负荷

数据机房内最主要的发热设备为机柜、UPS及变压器。对于机柜, 可将机柜电量当作发热量来计算负荷;对于UPS及变压器, 发热量由额定负荷乘以其功率因数及一定的系数确定, 具体计算参见《全国民用建筑工程设计技术措施:暖通空调·动力》 (2009年版) 。

3) 新风负荷

式中, Q新风为该系统的新风负荷 (k W) , G为设计新风量 (kg/s) , Δh为室内设计点焓值与室外焓值之差 (k J/kg干空气) , Ct为定压比热, 为1.01k J/ (kg·℃) 。

3结合具体工程案例分析负荷特点

表1中的三个项目均位于北京市, 建筑面积均为数据机房部分的建筑面积, 其中项目一和项目二为数据机房楼, 全部为数据机房使用, 项目三为综合楼, 地下二~四层为数据机房使用, 其余部分为办公等。项目一和项目二的数据机房均为金融类使用, 项目三的数据机房为科研类使用。

对于表1的数据, 从面积上看, 三个项目的建筑面积均超过10 000m2, 属于大型或超大型数据机房, 空调系统均为水冷/风冷冷水+末端机房空调方式。

对于围护结构、人员灯光冷负荷指标和新风冷负荷指标这两个指标来说, 三个项目中的数值大致相当。分析其原因:

1) 围护结构冷负荷指标

为了提高建筑物内部使用效率, 数据机房建筑一般都比较方正, 体形系数小;为了减少太阳辐射热对建筑物的影响, 会减少不必要的外窗;在数据机房选址方面, 尽量选择过渡季及冬季长的地区 (严寒、寒冷以及夏热冬冷的局部) , 保证自由冷却时间, 降低全年PUE。

因此, 根据国标公建节能标准, 围护结构主要为外墙及屋面, 选取外墙及屋面的传热系数限制, 建筑面积指标大致相同。对比其他数据机房工程的围护结构冷指标, 基本与表1中的数字相似。

2) 人员灯光冷负荷指标

数据机房正常工作时, 机房内是无人值守的, 值班人员定时巡检, 机房内不需照明, 只在巡检时, 需要开启照明。所以, 人员灯光负荷均可按值班负荷计算。

因此, 对于数据机房类建筑而言, 围护结构、人员灯光负荷的面积指标相对稳定, 可以在方案阶段未进行负荷计算时估算使用, 经验数据可以按照25 W/m2~30 W/m2考虑, 也可以将整个建筑当作一个房间来进行负荷计算, 这样得到的数据会更加准确一些。

3) 新风负荷指标

表1中三个项目的新风冷负荷指标也大致相当。数据机房引入新风的房间为主机房、电池室及值班室等房间。其中, 主机房部分所需新风量占到数据机房全部新风量的绝大部分 (见表2) 。因此, 在方案阶段, 可以只考虑主机房这部分的新风量并相应放大一定的系数, 即可以估算出该数据机房的新风量。

主机房设置新风的目的是为了保持机房内的正压, 是机房工艺需求。一般主机房内的正压值为5 Pa~10Pa。

在方案设计阶段, 可以按照30 W/m2的指标估算新风负荷, 也可以根据计算出的主机房的新风量, 估算出该数据机房的全部新风量, 通过焓差计算出一个更加准确的新风负荷。

4) 工艺装机负荷指标

表1所示三个项目的工艺装机负荷指标均不相同, 而且差异较大, 这项数值是不能指标化的, 其最主要的原因是由于业主方的需求不同。由于单机柜容量不同, 在相同机房面积的情况下, 能提供的总量是不相同的。同时, 相关配套的UPS及供电方案根据不同级别、不同使用功能的机房要求, 也会有差异。因此, 这部分负荷需要有工艺电气专业配合。这部分负荷占设计总负荷的比例非常大, 而围护结构及新风的总负荷不到设计总负荷的10%。在方案设计阶段, 这部分负荷是需要仔细计算的。

表3为这三个项目中工艺负荷的组成, 最主要的部分为主机房安装负荷和UPS变配电安装负荷, 其余如电池室、电信接入间等房间的工艺负荷所占比例很小, 在方案设计阶段, 可以根据主机房安装负荷和UPS变配电安装负荷之和附加一个系数。

在方案设计阶段, 如此估算工艺负荷可以算是相对准确的数值, 在接下来的设计过程当中, 在计算负荷时, 应按照相关规范及手册中的公式计算。同时, 在负荷累计的过程中, 根据本项目的配电及机房级别, 相应加减备份机房或配电室等房间的负荷。

4结束语

在方案设计阶段, 业主方只能为设计人员提出一个大致的机房需求。在计算空调冷负荷时, 需要设计人员根据对本项目的认识以及对数据机房这类项目的经验积累做出适合的估算, 从而满足设计要求。

工艺负荷的总量很大, 且每个项目的单机柜容量不同, 面积指标不固定的情况, 需要花费时间来分项估算。围护结构、人员灯光冷负荷和新风冷负荷的总量很小, 且面积指标固定的情况, 可以直接按照指标估算, 或将整个建筑物当作一个房间来计算。蓄冷装置的冷负荷, 可以按照总负荷的5%~10%来考虑。

参考文献

[1]中华人民共和国住房与城乡建设部.采暖通风与空气调节设计规范 (GB 50019-2003) [S].北京:中国计划出版社, 2003.

[2]中华人民共和国工业和信息化部.电子信息系统机房设计规范 (GB 50174-2008) [S].北京:中国计划出版社, 2009.

机房精密空调设计实例及施工要点 篇6

1 机房精密空调设计实例

(1) 项目概述

本项目中新建机房位于办公楼第16层, 空调室外机置于24层楼顶。机房总面积为1300m2, 分为主机房、监控室、配电室和钢瓶间等, 其中主机房800m2采用机房精密空调, 其他房间采用舒适性空调。由于大楼没有集中冷却设备, 决定采用风冷直接蒸发冷却式恒温恒湿空调。机房精密空调是需要全年制冷的, 所以一般只计算机房的冷负荷, 而无需计算机房的热负荷。

(2) 冷负荷计算方法

针对数据中心机房的特点, 计算冷负荷时采用如下公式:Q=Qj+Qs (+Qx) 。

其中:Q为机房总冷负荷 (kW) ;Qj为机房所在的建筑物的冷负荷 (kW) ;Qs为机房内设备冷负荷 (kW) ;Qx为机房内的新风冷负荷 (kW) , 因为本机房内的新风系统是经过预处理的, 所以此项未计算在内。

计算Qj时, 按照办公楼的类型来进行概算, 办公楼 (全部) 一般取值为95～115W/m2。针对本项目, 因为机房在16层, 属于大楼的中间层, 窗户数量比较多, 按照办公楼中间偏高值考虑, 因此取110W/m2。

计算Qs时主要根据机房内的设备的发热量, 按照机房满配机柜数量来计算设备发热量, 计算公式:Qs=Pj×n×ξ。

其中:Qs为机房内设备冷负荷 (kW) ;Pj为每个机柜的耗电量 (kW) ;n为机柜数量;ξ为设备的散热系数, 网络设备为0.9～1, 如服务器、路由器等, 交换设备、计算设备为0.7～0.8, 如交换机、小型机等, 电脑为0.5～0.6。针对本机房, ξ取1。

冷负荷具体计算结果如表1所示。

(3) 空调选型配置

经过以上计算, 得出机房的冷负荷, 并根据冷负荷进行选型。一般来说, 由于机房属于关键部门, 所以基本配置按n+1 (n≤4) 或n+2 (4

根据以上计算结果, 选用某品牌的机房精密空调, 风冷下送风型, 单机显制冷量为80kW, 风量为25000m3/h, 机房为8用2备, 总制冷量为640kW, 大于总冷负荷计算值。精密空调选用双压缩机机型, 可以使温度变化梯度更小, 温度精度更高, 同时独立的双制冷循环, 提高了设备的可靠性。

(4) 机房空调验算

根据冷负荷选配机型后, 需要用机房内的换气次数来验算一下, 这样做的原因是:机房精密空调与舒适性空调相比, 具有大风量、小焓差的特点, 在制冷量满足机房要求的前提下, 应保证足够的风量, 才能使空调设备工作在设定点上, 同时可以从硬件上保证温度精度, 防止超差。一般要求机房内的换气次数应不低于40次/hr, 经测算本项目中机房内的换气次数为69次/hr。

(5) 选配冷凝器

工厂给定的标准配置的冷凝器是按照室外环境温度为35℃选配的, 由于北京地区夏季气温较高, 用户选配的冷凝器都是按照室外环境温度40℃选配的, 选配的具体型号是根据设备厂家提供的数据表得来的。

2 施工要点

空调产品的安装质量, 对于空调设备的长时间可靠运行有着非常重要的意义。而机房精密空调涉及的方面又比较广泛, 包括有搬运、设备就位、制冷管路的焊接、上下水管路和电力等多方面。

(1) 室内、外机的位置

空调室内机通常摆放在机房的短边一侧, 而且送风方向还要与地板下线槽和机柜平行, 这样有利于空调的送风。本项目中空调摆放在机房的两端, 机柜与气流方向平行。空调支架采用角钢制成, 并安装有导流板, 同时为防止气流干扰, 支架的两端也用钢板全部封闭, 支架用膨胀螺栓与地面固定, 空调机组与支架之间垫有10mm厚减震橡胶。空调室外机 (风冷冷凝器) 放置在安全和易于维护的地方, 它可水平或垂直安装, 冷凝器之间应保证有一定的间距。根据本项目的实际情况, 室外机放置在24层楼顶, 水平放置, 冷凝器风口向上进行散热。

(2) 制冷管路

每台空调有4根铜管 (双压缩机) , 分别为两根汽管和两根液管, 都属于高压管路。铜管之间采用乙炔焊接的方式, 当铜管对接时, 采用涨口的方式。相比使用直接接头的方式减少了一个焊口, 也就是说减少了泄漏的几率。

(3) 上下水

机房空调内有加湿器, 需要连接上下水管道。如有条件, 空调的上水最好取自软化水, 以防止结垢。下水管路不能直接排到室外, 不然容易产生冻堵, 同时下水管的水平段要有坡度, 并在空调下部加装U型弯头。本项目的上水管来自同层机房旁边的洗手间, 下水管路连接到下一层的洗手间内。

(4) 铜管内部的洁净处理

为了保证铜管内壁是洁净的, 通常需要在焊接铜管前, 用酒精和丝绸、铅丝清洗铜管内壁, 去除油污。在焊接时用水冷却焊口, 以便让铜管内壁的氧化皮脱落。铜管焊接完毕后, 要用干燥氮气进行吹洗。但是在实际工作中, 这些做法不容易检测, 而且效果并不好。针对这种情况, 在本工程中使用干洗剂的方法, 即用水泵将干洗剂 (如R11) 通入已焊接好的铜管系统先进行液体清洗, 然后再用氮气吹洗。R11的标准沸点为23.7℃, 所以不用担心会有液体留存在管路中, 等到开机调试抽真空时, 留存的R11都会以气体形式抽出。这种方法从根本上解决了铜管内部的清洁问题, 减少了工人的工作量, 效果显著。

3 技术疑难

(1) 长制冷管路

本机房中水平和垂直方向的制冷管路最长超过了100m, 属于长制冷管路范围。对于长制冷管路, 最关键的问题是制冷量是否衰减, 在本工程中根据实际情况, 采取的办法是加大制冷管路的管径来降低阻力, 减少损耗。工厂推荐的铜管直径为16mm (液管) 和19mm (汽管) , 其中大部分的阻力来自汽管, 所以加大管径至19mm (液管) 和28mm (汽管) , 有效降低了管路沿程阻力, 开机调试时压缩机的各项指标都合格, 制冷量没有衰减。

(2) 室内外机高度差

几乎所有的安装工程都面临制冷管路超长、空调室内外机超高的问题。一般来讲, 对于室内外机的高差应为“宁高不低”, 这是由机房精密空调的构造和特性决定的。机房精密空调的主机在室内, 室外机仅仅为一个冷凝器, 连接铜管均为高压管, 一根为汽管, 流向室外机, 一根为液管, 流向室内机。当室外机在上部时, 汽管为上升管, 液管为下落管, 只需解决向上输送气体的问题就可以了, 而当室外机在下部时, 汽管为下落管, 液管成为了上升管, 对于压缩机来讲, 要将液体从低处吸上来, 是比较困难的。针对本项目, 室外机比空调主机高25m, 采用的做法是在垂直汽管上每隔5m做一个U型弯, 它是通过两个90°弯头实现的, 目的是将垂直管臂上的润滑油存在油弯内, 等压缩机启动时由气体带动进入冷凝器, 另外, 在室外机的汽管根部加装了一个单向阀, 为的是避免冷凝器内的制冷剂在设备停机时回灌进压缩机排气管内。总之, 所有做法的目的, 都是为了当压缩机再启动时, 排气管内不会被液体 (制冷剂和润滑油) 堵住, 使得压缩机可以正常工作。

4 问题及解决方案

本机房自2009年投入运行以来, 机房精密空调运行状况良好, 没有出现重大问题。但由于其他空调室外机的逐渐增多, 原本就略显拥挤的场地安装了大量的空调室外机, 造成散热不畅的问题, 在夏季造成多次高压报警, 引起精密空调停机的问题。同时, 与之相对应在冬季时也发生过低压报警的问题。

空调压缩机工作时, 低温低压的气态制冷剂被压缩机吸入后加压变成高温高压的气态制冷剂, 高温高压的气态制冷剂在室外进行热交换时放热变成中温高压的液体, 中温高压的液体再经过节流部件节流降压后变成低温低压的液体, 低温低压的液态制冷剂在室内进行热交换时吸热蒸发后变成低温低压的气体, 然后进入压缩机压缩, 往复循环。在夏季天气炎热时, 从压缩机出来的高温高压气态制冷剂由于室外冷凝器散热不足, 气态制冷剂无法全部相变为中温高压的液体, 导致系统内高压气体积聚, 引起高压报警。

针对本机房所产生的高压报警, 建议采取两个解决方案。其一是从空调中抽出多余制冷剂, 调节高压在合理范围内。但这个方案在冬季气温低时, 空调又会产生低压报警, 此时又需要向空调补充制冷剂, 因此, 每年的夏季、冬季都需要向空调抽出和补充制冷剂, 这就增加了人工维护成本, 而且这种办法大都是在故障发生后采取的措施, 增加了IT设备宕机的危险。其二是针对空调室外机散热不畅的问题, 利用自来水给室外机降温, 将水加压形成水雾给室外机降温。通过增加一些传感器, 可以将该装置设为自动模式, 保证了空调不会出现高压报警的故障。其三是要定期清洗室外机, 尤其是每年春季飘柳絮之后, 要及时清洗表面灰尘及脏物。精密空调空气过滤网也要及时更换, 过滤网太脏易产生低压告警。

摘要：本文结合一个工程实例说明在机房精密空调设计及施工过程中应着重考虑的关键点, 以及机房精密空调在使用过程中出现的问题及解决办法。机房精密空调在设计时应根据现场实际环境, 充分考虑空调管路过长及室、内外机安装高度差过大的问题。同时, 本文针对精密空调在运行过程中出现的高、低压报警故障进行了分析, 并给出解决办法。

配电机房的空调设计 篇7

国家关于计算机机房建设有一个新的国家级标准,即GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》。目前,这个标准就是计算机机房建设的主要依据,电子信息系统机房建设是一项复杂、涉及技术面比较广的综合工程,包括:空气调节技术、电源供配电技术、自动监测与控制技术、防雷技术、保安与消防技术和建筑与装饰技术等。

下面以广州卷烟厂的数据中心机房为例,主要对其供配电系统和防雷接地系统设计进行介绍。

1 厂区概况介绍

广州卷烟厂位于荔湾区东沙经济开发区环翠南路88号,占地69.8万m2,东邻东沙大桥,西依幽静的花地河,南望美丽的珠江,北靠环城高速。交通便利、周边环境优美,两面临水,是广东卷烟工业的核心生产基地,也是“双喜”品牌的主要生产基地和全省卷烟工业的技术研发、物流和培训中心,还是国家烟草专卖局和广州市的重点工程项目。

厂区占地约66.7万m2,主要建筑物有:

办公楼:多层框架,地下1层为停车场,建筑面积约2万m2。

技术中心:多层框架,建筑面积约1.2万m2。

联合生产工房:车间为单层网架、辅房为多层框架,建筑面积约18万m2。

成品库:高架库部分为单层网架,高23m,出入库区为多层框架,建筑面积约2万m2。

各种库房12栋:多层框架,每栋建筑面积约1.5 万m2。

动力中心:多层框架,建筑面积约1.2万m2。

其他辅助用房如传达室、门卫、污水处理站及工业垃圾站等。

2 计算机中心机房供配电系统

中心机房内的计算机设备配电系统是计算机网络系统正常运行的前提和保证。根据最新的《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008对电压变动、频率变化、波形失真率分级如表1所示。

2.1 供配电方式

本项目中心机房的配线方式采用三种方式,分别是380V、50Hz频率以及三相五线制,供电方式是五路独立的供电线路。从办公楼1层的低压配电室引出五路独立的380V电源,送至中心机房UPS的动力配电柜内,五路供电可以保障不会出现断电的不利情况。

UPS配电间装有一台UPS市电输入柜(320kVA)、一台机房空调配电柜(350kVA)、一台市电配电柜(60kW)以及一台UPS输出柜AP1(320kW)。两个主配电柜都带有双路电源自动互投装置,如果一路市电出现断电,则会自动切换至另一路市电,进行供电。

UPS市电输入柜为2台UPS主机供电;机房空调配电柜为18台精密空调供电;市电配电柜为机房区域内供电,包括照明、新风设备、办公用电和辅助插座等供电;UPS输出柜AP1输出到各设备间的电源列头柜以提供给中心机房内的关键设备供电,如服务器、网络设备等。

2.2 配电柜配置

本工程采用基业配电柜(电源列头柜),以提高整个系统的可靠性和可维护性。所有的配电柜包括三相电源指示灯、电量仪及三相五线或单相三线开关等均采用国外知名品牌产品。

2.3 UPS配电系统

恒定的电源供给保证了中心机房内设备数据资料的存贮,优质的UPS电源是其运行的良好保证。UPS电源能够避免由于市电电源设备的质量问题所带来的危害,如电源断电、电源浪涌、电源波动、电压下陷、减幅振荡、电源突波、电源干扰及交换瞬变等。

根据广东中烟广州生产基地信息组提供的《广州生产基地中心机房设计需求》中《附件六:广州生产基地中心机房机柜用电容量估算表》,以UPS供电要求的实际功率198.4kW来计算,按80%的功率因数折算为248kVA,因此需选用2台160kVA UPS组成并机系统,后备时间为2h,共512节NP200-6铅酸蓄电池(6V,200Ah)。

2.4 照明配电系统

照明配电系统由照明配电箱供电,中心机房照度指标满足《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008规定的要求,工作区内一般照明的均匀度(最低照度与平均照度之比)不应小于0.7。

中心机房内设置一般照明、应急照明(由UPS供电)和消防疏散照明,并设置单独的配电箱。市电照明配电系统由本层市电配电箱供电,应急照明采用UPS配电柜供电。照明设备选用哑光铝合金格栅、不锈钢反射弧罩灯盘。在机房内均匀分布安装285套40W×3灯盘,规格为1200×600mm,与600×600mm的天花相匹配,可获得较好的视觉效果。光源采用日光型冷光源36W冷色温(4000K)荧光光管,使用寿命大于1.2万h,以保证机柜前后的足够照度(400lx),均匀、没有暗角、不产生眩光。

2.5 应急照明系统

中心机房内按《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008规定的要求,应急照明系统的照度不低于正常照明的10%。中心机房的照明灯盘根据面积大小将中间一只灯管作为应急照明,采用UPS供电,当市电停电时能持续提供应急照明,照度将不低于50lx。

2.6 线缆选用

本工程电力电缆全部采用ZR-BVV阻燃双塑系列电线电缆,应急回路使用耐火双塑铜芯(NH-BVV)电缆,线缆截面积根据负载的大小而定,完全符合设计及国家有关标准要求。主动力配电柜、电源列头柜和各服务器机柜之间的电线电缆均采用交联耐火(NH-YJV)电缆。

2.7 管槽设计

根据中心机房的情况,机房线缆采用上走线方式,强电线缆全部敷设于天花板下吊装的封闭铝合金线槽内。由于铝合金线槽要承重横梁,因此选用了专业的优质工程铝合金型材。其表面具有光亮氧化涂复,并具有重量轻、材质硬、承重量大且通用性能好等特点。

3 计算机中心机房防雷系统

雷电一般分为直击雷和感应雷两大类。计算机中心机房可以采用建筑物所装的避雷针来防护直击雷;而机房电源系统和弱电信息系统的防雷,则主要是防止由感应雷和其他原因引起的雷电浪涌和过电压。

按照最新的防雷技术规范,即GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》的相关要求,计算机中心机房的防雷措施可以分为电源和信号两大部分的防雷。

3.1 电源部分防护

按国家关于防雷技术的有关法规规定,电源部分的防雷可分为三个部分,共设三级保护。

由于中心机房供配电由大楼总配电室提供,其前端大楼已采用了一级防雷,对机房供配电的防护主要侧重在供电回路的防雷浪涌抵制上。为防止感应雷和侧击雷沿电源线进入机房,损坏机房内的重要设备,在市电电源配电柜进线处加装了一套DEHN guard H385 3+N高容通量的防雷器,作为电源部分的一级保护;在UPS输入和输出配电柜各加装一套DEHN guard T385 3+N防雷器,作为电源部分的第二级保护;而在各列头柜内安装了一套DEHN rail 230 3+N防雷器,作为电源部分的第三级保护。

3.2 信息系统保护

信息系统的保护可以分为粗保护和精细保护两大类。粗保护的量级可以根据所属保护区的级别来确定;而精细保护的量级则要依据电子设备的敏感度确定,还需要考虑卫星接收系统、网络专线系统、电话系统及监控系统等。

在信息系统进入建筑物电缆的内芯线端加装避雷器,电缆的空线对应接地,并且做好屏蔽接地。为了确保防雷系统的正常工作,还应该关注设备的传输速率、在线电压及接口类型等等。

由于从室外进入计算机中心机房的线缆均为光纤,此部分只需在机房配线间做好光纤的防雷接地即可。

4 计算机中心机房接地系统

计算机中心机房的接地系统是机房建设中的重要内容,接地系统能否良好地运行,也是衡量一个机房系统建设质量的重要参数。中心机房应该有优质的地线系统,以保证计算机的正常运行,同时也可以防止由寄生电容耦合所带来的干扰,确保设备和工作人员的安全。

计算机中心机房的精密设备可能会造成设备耐过电压和电流的水平下降,进而导致对感应雷和操作过电压浪涌的承受能力下降,这些都是由于其内部结构的高度集成化造成的。感应雷侵入中心机房和计算机网络系统的主要途径有:信号传输通道引入、交流电源380V、220V电源线引入、地电位反击等。根据国家及国际有关规定,为了使机房设备和计算机网络系统稳定运行,保障工作人员的工作环境,中心机房的防雷接地应与整个建筑物防雷接地共用同一接地装置,即电子设备的工作接地和保护接地采用合用一组接地栓的联合接地方式,接地电阻小于1Ω,其中保护接地包括建筑物防雷接地和屏幕接地两大类。

然而为了提高可靠性,应改进为将保护、工作接地与防雷接地的引入线分开,各自单独接至接地体,避雷器通过防雷接地引入线泄放浪涌电流,设备接另一引入线。

4.1 交流工作接地

中心机房与联合工房共用接地系统,从联合工房的接地点单独抽头,接点采用锡焊或铜焊使其接触良好。接地装置按国家标准《计算站场地技术要求》中规定的,在本方案中接地电阻≤1Ω,零地电压<1V。

安全保护地在计算机系统中的处理方法也分为计算机中心房内、外两种情况。计算机中心机房内的安全保护地是将所有机箱的机壳,用一根绝缘多股导线串联起来,导线横截面不小2.5mm2。在此我们采用了BVR4mm2多股铜芯导线,再用接地母线将其接到机房地板下的铜排汇流排上。计算机房外使用的交流设备的机壳按有关电气规定进行接地。

4.2 直流工作接地

在本工程采用网格接地方式。在机房地板下采用4×40mm的紫铜排沿机房周边布置横纵交叉方格接地汇流排,将紫铜排就近与机房内2个接地点连接,紫铜排通过绝缘固定在地板上,方便机房内计算机设备和防雷设备接地。所有计算机设备直流地都用BVR4mm2多股铜芯绝缘导线焊接至铜排交叉点上,紫铜排接地网采用接地母线焊接到大楼联合接地级。

4.3 防雷保护接地

所有防雷器设备的接地线全部接到共用接地排(PAS)上,并采用接地母线从共用接地排连接至建筑物防雷接点网接线柱上。

4.4 机房屏蔽处理措施

通常情况下,尽管机房所在大楼原有的防雷接地系统能保护机房免受直击雷的危害,但仍然存在遭受雷电危害的潜在危险。由于中心机房集中了大量的高度集成化微电子设备,会造成系统设备耐过电压和过电流的水平下降,进而对雷电浪涌的承受能力也会下降。因此,有必要对机房进行一定的屏蔽处理,具体做法如下:

1)吊顶龙骨天面接地网

吊顶主龙骨采用轻钢铁质龙骨,副龙骨采用钢制龙骨,在龙骨的连接、交叉处采用自攻螺丝进行禁固、加强联接,在与周边墙板连接处将龙骨与彩钢板用4mm2的绝缘铜缆分段,并与接地汇集线连接成一体,形成天面接地网。

2)轻钢架彩钢板墙面接地网

在网管操作间、网络设备间和配电间墙面安装轻钢骨架和彩钢板,在轻钢骨架底部采用4#镀锌角钢做一条接地汇集环,与彩钢板及吊顶龙骨连成一体。然后把所有的龙骨用4mm2绝缘铜缆联结后与接地汇集线连接,形成立面接地网。

3)防静电地板支架地面接地网

防静电活动地板的钢质支架相互连接,采用4mm2绝缘铜缆分段与接地汇集线焊接联成一体,形成地面接地网。这样整个机房空间形成一个等电位“法拉第笼”,从而使机房达到了一定的屏蔽效果,可有效防止空间雷闪电磁脉冲侵入机房。

4)其他接地网

将配电箱金属外壳、电源地、避雷器地、机柜外壳、金属屏蔽线槽、门窗等穿过各防雷区交界的金属部件和系统(设备的外壳),以及对防静电地板下的隔离架进行多点等电位接地,就近连接一体都要与保护地有良好的连接,既能保证工作人员和设备的安全,又给机房内游离电子提供了一个顺畅通路。

5 结语

总之,计算机中心机房的建设集建筑、电气、安装及网络等多个专业技术于一体,应按照功能与美观兼具的设计思想,才能建设一个具备先进性、实用性、扩展性和展示性,用料考究、施工严谨的现代化机房。

参考文献

[1]陈谱欣.烟草行业计算机机房的规划与设计[J].信息与电脑(理论版),2012(3).

[2]赵庆.浅谈医院计算机中心机房防雷设计方案[J].医学信息,2008(5).

配电机房的空调设计 篇8

1 变配电房主要电气设备的发热量的计算

变配电房室内余热一般由变压器室的变压器发热量、高压配电室发热量、低压配电室发热量、建筑物围护结构得热和房间照明散热等组成,后两种得热量相对来说所占份额很少,可以忽略不计。

变压器发热量Q(kW)由设备厂商提供,当资料条件不足时,可以按下式计算[1]:

Q=(1-η1)·η2·ϕ·W=(0.012 6～0.015 2)W (1)

其中,Q为变压器发热量,kW;η1为变压器的效率,一般取98%;η2为变压器的负荷率,一般取70%～80%;ϕ为变压器的功率因数,一般取0.90～0.95;W为变压器的功率,kW。

高低压配电设备的发热量较难计算,在没有相关发热量资料时,可以采用按照变压器发热量总和的30%考虑,或者按照如下估算:

高压开关柜发热量——按照每台200 W估算;高压电容器柜——按照3 W/kvar估算;低压开关柜发热量——按照每台300 W估算;低压电容器柜——按照4 W/kvar估算。

2 消除室内余热所需的通风量计算

消除室内余热所需的通风量按照以下简化公式计算[1]:

其中,Q为变配电房余热负荷,kW;tp为室内排风设计温度,一般不大于40 ℃;ts为送风温度,℃;0.337为空气比热(1 010 J/(kg·℃))和标准状态下密度(1.2 kg/m3)的乘积,再除以3 600 s/h的换算系数。

3 通风空调设计方案的分析选择

3.1 工程概况

某变配电房:内设3台变压器,单台变压器容量为1 600 kVA,要求地下室变配电房温度不大于40 ℃(取38 ℃);现以同一变配电房处于广东广州和四川会理两个不同地区为例对两种方案进行计算分析。两地区夏季室外空气计算参数见表1。

根据式(1)Q=0.015 2W,计算得变压器室的发热量为72.96 kW,高低压配电室各为变压器室的发热量总和的30%,可以估算出本工程变配电房的总发热量为116.7 kW。

3.2 方案计算分析

根据式(1)及式(2)进行计算得出以上两种不同地区同一标准的变配电房两种方案所需通风量和供冷量计算结果,进行简单分析。

3.2.1 方案一:直接利用室外空气进行的换热所需通风换气量

由式(2)可以计算出,为满足变配电房在室温为38 ℃的条件下运行,广州地区变配电房通风量L=56 786 m3/h,会理地区通风量L=25 463 m3/h。根据计算的结果可知,会理地区完全利用室外新风通风换热降温,土建风井的面积、通风机房大小、安装通风风管所需的内走道的宽度及高度要求,比较容易满足。从节能的角度来说,方案一是值得大力推广的,完全没有必要采用对室外新风降温后进行通风换热;而广州地区,对于此种规模的变配电房完全利用室外新风通风换热的方式降温,所需的风管截面积很大,通风机房面积和土建风井的面积要求都很大,这给设计也带来了不少困难,对现在设备房及土建的空间紧张情况,这一方案却不是很实用。

3.2.2 方案二:室外新风经冷却处理后对变配电房直流通风降温

直流式通风降温,就是将室外空气经冷却处理降温后送入变配电房室内,然后经热交换后直接排出室外的方式。根据方案一的计算分析,很明显,大型的变配电房发热量大,使用方案一进行通风换热降温,会给设计造成相当大的困难,为减少通风量,需采用将室外空气降温后再进行通风换热,达到室内电房的工作要求。地下室变配电房,设备只有发热量,没有散湿量,基本也不存在人员散湿和围护结构得湿。所以变配电房空气处理过程为等湿过程,室内含湿量没有变化。如果同时进行除湿处理,既没有必要,还要消耗更多的冷量。室内电气设备多,需保持干燥,为防止风口结露,首先应将室外空气处理到室内状态点等湿度线与机械露点ϕ=90%的交点上。空气处理机组在理论干工况下运行时,最佳的机械露点送风状态点为S1,其状态参数为ts1=27.7 ℃,露点温度t=25.9 ℃,根据空气处理机组干工况处理状态,可在焓湿图上找到温度为38 ℃时的室内状态点的相对湿度ϕn=50.4%。

如果冷却器表面温度低于空气露点温度,则空气不但被冷却,而且其中所含水蒸气也将部分凝结出来,并在冷却器的肋片管表面上形成水膜[3]。由于常规空调系统的供回水温度为7 ℃/12 ℃,新风经过冷却处理的过程中必定要除湿,无法在理论干工况下运行,但空调厂家的空气处理机组的性能参数必须满足在假定要达到的室内空气状态点和推算出相关的送风状态点所计算出来的所需的空气处理机组的风量和空气处理机组制冷量,其基本计算公式如下:

空气处理机组风量L(m3/h):

L=1 000Q/[0.337×(tn-ts)] (3)

空气处理机组制冷量Q(kW):

Q=1.2×L×(hw-hs)/3 600 (4)

其中,hw为室外空气状态点的焓值,kJ/kg;hs为送风状态点的焓值,kJ/kg。

假定变配电房室内空气温度38 ℃,相对湿度在30%～50%之间进行反算,找到合适的室内空气状态点,确定相应的空调送风量和制冷量。通风换热空气处理过程焓湿图见图1,空调送风量和制冷量计算结果见表2。

经查阅常规的空调样本,推算一般空调处理机组在供回水温度为7 ℃/12 ℃运行时,其处理显热和潜热的能力的比例特征可知,室内空气状态点参数为38 ℃,相对湿度ϕn=35%时,才能选到合适的空气处理机组型号。根据计算的结果,选用能满足送风量L=21 115 m3/h,制冷量Q=212 kW的空气处理机组对变配电房进行直流式降温,既能满足变配电房的工作环境,同时解决了风量过大,风管截面积,风机房面积,风井面积过大带来的设计困难。

利用空调处理机组进行通风换热,定要消耗不必要的新风湿负荷,不利用空气处理机组进行通风换热,又无法很好解决设计中带来的困难,因此采用方案二进行通风换热时,为运行节能,降低损耗,可对通风系统设定以下控制运行原则:空调处理器吸入口应设有温度探测器,当室外空气温度小于送风状态点温度时,空调处理器的冷水阀关闭,直接利用空调处理器通风换热;变配电房室内设置温度传感器,当只有空调处理器风机运行,室内温度高于设定值或者高于设定值的偏差范围时,空调处理器的冷水阀打开对空气进行冷却降温处理。一般的变配电房的消防均采用了气体灭火系统,气体灭火时,其变配电房要密闭,气体灭火完成后,需要快速有效的排出气体灭火后的有害气体。因此,变配电房的通风空调设计,也应考虑与消防气体灭火系统的配合。我们可以在通往电房内的送排风支管上设置70 ℃电动防火阀,当发生火灾时,变配电房气体灭火系统启动时,支管上的电动防火阀电动关闭,当气体灭火系统结束后,电动防火阀二次电动打开或者手动打开,通风系统启动进行强排风,排出有害气体。

4 结语

1)大型公共建筑地下室变配电房室内设计温度在满足电气设备正常运行的情况下,不宜过低,为提倡节能,应优先选用夏季室外新风不经过降温处理的机械通风方式消除室内余热。2)当土建条件不能满足机械通风风量的要求时,可以根据计算分析确定合适的室内设计参数,采用直流式空气处理机组对变配电房进行冷却降温。但需要对其运行控制采取相应的节能控制策略,以节省运行能耗。3)变配电房通风空调设计应考虑气体灭火系统的要求,其通往电房内的送排风支管上应设置70 ℃电动防火阀,当发生火灾时,变配电房气体灭火系统启动时,支管上的电动防火阀电动关闭,当气体灭火系统结束后,电动防火阀二次电动打开或者手动打开,通风系统启动进行强排风,排出有害气体。

摘要：提出了消除室内余热所采用的两种方案,以同一变配电房处于两个不同地区为研究对象,根据不同室外气象参数计算出相应的通风换气量,分析了在实际设计安装过程中土建条件对两种方案的影响,选择了合理的通风空调设计方案,并对通风空调运行能耗的控制提出可行性方法,最后介绍了变配电房通风换热与变配电房消防气体灭火系统相结合的设计和运行方式。

关键词：变配电房,室内,余热,通风空调设计

参考文献

[1]住房和城乡建设部工程质量安全监管司,中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施.暖通空调.动力[M].北京:中国计划出版社,2009:56,60.

[2]中国气象局气象信息中心气象资料室,清华大学建筑技术科学系.中国建筑热环境分析专用气象数据集[M].北京:中国建筑工业出版社,2005:140,147.