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精密空调的环境控制性能

时间:2020-11-21 17:22:39 来源:铂克空调 点击:

     精密空调的环境控制性能

  处理关键业务的计算机系统的有效可靠运行是各个行业公司成功的重要要素。关闭计算机系统的成本很高,甚至短暂的中断也会导致生产力,利润和客户信誉方面的潜在损失。处理关键业务的计算机系统不再局限于一个地方。现在,许多组织拥有多个数据中心,包括远程小型数据中心。

  小型或远程数据中心在支持系统设计方面不能像大型数据中心那样受到同样的重视,即使由于系统故障而造成的损失很大。尤其是,环境控制可能不会受到太多关注:无论是由于快速增长(导致数据中心“比支持系统增长得更快”)还是对敏感电子设备的散热要求缺乏了解,一些用户最终都试图采用舒适空调系统为精密电子设备提供制冷。

  结果是增加了受保护设备过早失效的风险,并增加了必要的运营成本。

  机房的精密空调经过专门设计,可满足高热密度电子负载的需求。由这种负载产生的显热高于一般的舒适环境,并且需要一年365天,每天24小时不间断冷却。电子设备对湿度变化更敏感,与一般舒适环境相比,对空气质量的要求更高。

  通常,由于用于计算机室的专用空调的高昂的初始投资成本,客户经常选择舒适的空调,并承担由此引起的敏感电子设备的风险。但是,由于精密空调是专门为高显热环境设计的,并且全年不间断运行,因此在整个使用寿命中的运行成本低于舒适空调的运行成本。因此,在同时考虑初始投资成本和运营成本时,精密空调实际上是成本最低的解决方案。

  精密VS舒适系统

  数据中心可靠运行所需的支持设备的规划通常少于主要设备的考虑,尤其是对于较小的设施或偏远设施。与诸如服务器,操作系统和网络配置之类的领域相比,诸如环境控制,电源可靠性和支持关键计算机系统的有效监视等领域受到的关注较少。但是,这些系统的性能不仅取决于网络连接,还取决于电源和环境支持系统。

  数据中心计算机和网络系统中电子组件的发热和敏感性要求温度,湿度,空气流量和空气清洁度保持在严格的限制内。

  恒温恒湿空调是专门为此目的而设计的。在这种情况下,偶尔会使用舒适空调。但通常是因为人们很难区分舒适空调和精密空调之间的区别。

  舒适的空调系统包括普通空调,住宅区的中央空调以及办公室和商业办公楼的空调系统。它们主要为员工提供舒适的环境。

  恒温恒湿空调器主要提供全年不间断的制冷,精确的湿度控制以及比舒适空调更高的制冷量/平方英尺。

  具体来说,精密空调和舒适空调之间有七个主要区别。

  1.优化制冷以满足电子系统要求

  电子设备比一般舒适环境产生更高的显热,这大大改变了对制冷系统的要求。

  制冷有两种类型:潜热制冷和显热制冷。

  潜热制冷是指空调系统消除水分的能力。这对于一般的舒适度和降温情况非常重要,例如办公楼,零售店和其他人群密集的地方。潜热制冷的重点是维持人们工作环境的温度和湿度平衡。这些地方通常有直接的门和出入口。

  显热制冷是空调系统消除热量的能力,可以用温度计进行测量。数据中心产生的热量/平方英尺多于办公大楼,并且人口密度相对较低。

  在大多数情况下,除了在正常情况下很少使用的紧急出口外,数据中心没有直接通往办公楼外部的直接出口。

  舒适空调的显热比为0.60〜0.70。这意味着冷却能力的60%〜70%用于制冷,而制冷能力的30%〜40%用于除湿。为了实现有效的冷却,数据中心环境需要0.80至0.90的显热比。精密空调的显热比为.85〜1.0。这意味着制冷量的80%〜100%用于冷却,而除湿量仅0%〜20%。因此,在处理相同的显热负荷的情况下,“标称” 20吨舒适型空调比精密空调需要更多的热量。

  在普通的办公环境中,显热负荷(.6-.7 SHR)为60%-70%,而计算机机房的显热负荷(.85-1.0 SHR)为90%-100%。

  随着潜热输出的减少,对除湿的需求也随之减少。数据中心对潜热冷却的需求最低,对除湿的需求最低。由于精密空调主要用于消除显热,而不是除湿,因此它们具有较高的显热比。因此,精密空调最适合数据中心。

  2.满足数据中心高热密度要求的系统容量设计

  电子设备环境中的热密度是普通办公环境的3-5倍,并且以更快的速度增长。

  具体而言,每250-300平方英尺的办公室需要1冷吨的制冷量(每小时12,000 BTU或3,413瓦),平均每平方英尺15瓦。但是,每50-100平方英尺的数据中心需要1冷吨的制冷量,平均每平方英尺75瓦。这是某年数据中心的平均值,某些站点的负载热密度高达200至300瓦/平方英尺。

  从气流的角度来看,精密空调的设计与舒适空调的设计不同。其设计的目的是解决数据中心中的大负载热密度。精密空调可实现更高的显热比,有助于维持设定的温度和湿度水平,并通过更大的气流实现更好的空气过滤。

  精密空调通常每吨制冷量配备500至900立方英尺每分钟的风量,这与舒适型空调每分钟350至400立方英尺的风量形成鲜明对比。

  此外,刀片服务器和其他新一代机架设备对数据中心提出了前所未有的散热要求。新一代服务器和通信交换机产生的热量/平方英尺是十年前的十倍。现在,数据中心设计人员和工程师需要同时考虑使用活动地板精密空调和专业散热器。舒适的空调仅使用简单的设备来应对这一新挑战和相关的散热要求。

  3.精确的湿度控制

  如果忽略湿度的影响,它将引起长期的严重问题,包括主要设备,其他资源和基础设施的损失。数据中心环境的最佳相对湿度范围是45%至50%。当相对湿度过高时,水分会腐蚀开关电路,导致功能故障和设备故障。当相对湿度太低时,会发生静电放电,从而干扰设备的正常运行。由于数据中心通常全年需要365×24小时不间断的冷却,因此它们更有可能产生较低的相对湿度。

  舒适的空调通常没有湿度控制,并且很难在数据中心内保持稳定的相对湿度。如果添加了必要的控件和组件,则它们必须作为一个完整的系统运行。精密空调具有多种运行模式,可以提供适当的制冷,加湿和除湿比例,并且更适合于要求高湿度控制精度的数据中心。

  4.防止灰尘等污染物

  即使少量的灰尘或其他颗粒也会损坏存储介质和电子组件。大多数舒适型空调使用的住宅空气过滤器的过滤效率仅为10%,这对于数据中心环境而言还远远不够。精密空调的过滤器内部过滤腔效率更高,效率可达到20%-30%,符合ASHRAE标准。

  5.高效的不间断冷却

  大多数办公楼中使用的舒适空调平均每周5天每天运行8个小时。假设仅在夏季需要冷却,则相当于每年约1200小时的运行时间。

  无论外部环境如何,大多数数据中心都需要一年365天,一天24小时不间断的冷却。精密空调及其组件的设计符合高标准制冷要求。当可以根据需要打开或关闭精密空调单元中的其他组件时,风扇系统每年需要连续运行8,760小时。

  此外,当外部环境温度降至32°F以下时,带有室外热交换器的舒适空调通常由于低压而无法运行。但是,精密空调可以在-30°F正常运行,而乙二醇制冷系统通常在- 60°华氏度。

  6.降低运营成本

  由于基础工程,设计和设备的差异,舒适空调和精密空调的初始投资成本无法反映所有问题。比较准确的比较是考虑两个系统的运营成本之间的差异。如果考虑所有制冷和再加湿成本,舒适型空调的年运行成本为$ 670 / t,显冷能力要高于精密空调。

  7.增强的服务和支持

  关键环境要求关键支持系统具有高可用性。因此,重要的是这些系统可靠地操作并满足计算机系统操作环境的控制要求。

  精密空调比舒适空调具有更多的组件冗余,以确保在发生某些故障时可以继续运行。此外,精密空调是由经过工厂培训的服务工程师安装的,他们更加熟悉数据中心的需求和敏感性。制造商可以为精密空调提供24小时紧急服务和预防性维护服务。由于即使短暂关闭也会影响计算机机房的安全底线,因此设计精密空调的主要考虑因素是适用性。

  结论

  计算机系统对环境有独特的要求。仅使用常规设备,舒适的空调适合于生活在“舒适”环境中的人们。

  精密空调具有高效,高可靠性和灵活性的特点,可以满足数据中心和其他高可用性计算机房不断增加的散热,湿度控制,过滤等要求

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