一、机房空调现状

目前国内机房内应用的空调系统主要有两大类,一类为机房专用空调(恒温恒湿空调)机组,占据着大部分份额,如Hiross(海洛斯)、HiRef(海瑞弗)、菲尼克斯(PHOENIX)、艾默生力博特等,主要为欧美品牌;另一类为舒适性空调机组,在局部小基站内有使用,如大金、三菱、海尔等,主要为日本和国内品牌。根据调查表明,使用舒适性空调机组的机房内产生和发现的问题较多。主要表现为机房内电子设备故障率高和舒适性空调设备本身的维护量大。造成此现象的原因在于舒适性空调的设计标准不适合机房对温湿度的要求,机房对温湿度要求较高,根据国标GB50174-93,具体内容如下:

1、 保持温度恒定(温度波动控制在24±1~2oC之内)。

2、 保持湿度恒定(相对湿度波动控制在50%±5% RH之内)。

3、 空气洁净度0.5微米/升<18,000.即在每升的空气中,大于等于0.5微米的颗粒应小于18,000个。

4、 换气次数/小时>30.即在给定的机房内,空调的风量和机房容积的比值大于30.

5、 机房正压>10Pa.

6、 空调设备具备远程监控及来电自启动功能。

由于舒适性空调根据国标GB7725-1996(房间空调器标准)设计,是针对人所需求的环境条件设计的,无法彻底实现以上6个功能。在机房内使用舒适性空调时造成的故障结果如下:

1. 舒适性空调无法保持机房温度恒定 - 会造成电子元气件的寿命大大降低。

2. 无法保持机房温度均匀,局部环境容易过热 – 导致机房电子设备突然关机。

3. 无法控制机房湿度,机房湿度过高 - 会产生冷凝水,导致微电路局部短路。

4. 无法控制机房湿度,机房湿度过低 - 会产生有破坏性的静电,导致设备运行失常。

5. 风量不足和过滤器效果差,机房洁净度不够 – 灰尘的聚集造成电子设备散热困难,容易过热和腐蚀。

6. 舒适性空调设计选材可靠性差 – 空调维护量大,寿命短。

机房专用空调机组根据机房要求设计,可通过环境调节上彻底解决以上问题,不留任何隐患。

二、舒适性空调和机房专用空调的差异和分析

从设计功能来看,舒适性空调在设计上与机房专用空调(数据参考市场知名品牌艾默生网络能源CM+系列机房空调)的差异如下表:

** 显热比(SHF:Sensible heat factor):显热量与总热量的比值。在机房内,90%以上的热量均为显热量,需要高显热比机组。

下面对以上差异作简要分析。

1. 舒适性空调风量小,出风温度过低

舒适性空调的设计为小风量、大焓差,出风温度设计在6~8℃。机房专用空调的设计为大风量、小焓差,出风温度设计在13~15℃。

舒适性空调出风温度为6~8℃ ,而在温度为24℃,相对湿度大于等于50%的时候,13.2℃ 为露点温度,就是说在低于此温度时空气中的水蒸气会凝结成水滴,表现在空调上就是出风带雾滴,这对靠近空调出风处的设备极其不利,会导致微电路短路等故障。舒适性空调在不考虑湿度对设备影响的前提下,对近端设备可以有效降温,但由于风量不足,导致换气次数不够,即对距离出风口较远的设备无法有效的降温。

机房专用空调出风温度高(13~15℃)。设计上避免了“露点问题”,并通过大风量高风压(换气次数最小设计为30次,即每2分钟将机房空气有效过滤一次)的设计解决了机房整体降温问题。

2. 舒适性空调在-5℃以下即无法正常运行

舒适性空调在设计理念上只是在夏季发挥降温功能,当室外温度在-5℃及以下时,即无法降温,强制其运行时,空调机组的寿命就会大大缩短!而机房的特点是发热量大,机房内的空调即使在冬季也要具备降温功能!机房专用空调的设计能够适应室外温度变化的要求,在-40℃到+45℃区间保证空调24小时正常工作,包括降温和升温。

3. 舒适性空调温度调节精度过低

舒适性空调温度调节精度为±3~5℃,机房内的温度场不均匀,仅仅保证空调近端设备处的温度,而温度的波动对设备稳定运行极其不利。机房专用空调温度调节精度为1℃,温度基本无波动。

4. 舒适性空调没有湿度控制功能

舒适性空调无法进行湿度控制。没有加湿功能,只能进行除湿。湿度过高产生的水滴及湿度过低产生的静电对设备运行都极其不利。机房专用空调的重要控制参数为湿度,可以达到±5%的控制精度。

5. 舒适性空调设计寿命短

机房专用空调(如HiRef)的设计寿命为10年(在中国艾默生,海瑞弗(HiRef)品牌机房专用空调已经出现15年仍然正常运行的案例),运行要求为全年365天,每天24小时。目前已经有一些舒适性空调厂家标称设计寿命超过5年,然而其计算方法为每年应用1~3个季度,每天运行不超过8小时,根据机房专用空调设计寿命的计算方法要求,其设计寿命一般不超过3年。

6. 舒适性空调只有简单的空气过滤能力

舒适性空调只具备简单的过滤功能,其过滤器的过滤效果根本无法达到机房的要求。机房专用空调严格按照美国ASHRAE52-76标准设计,性能上完全满足0.5 微米/升<18,000(B级),配合以大风量循环,保障机房洁净。

7. 舒适性空调维护量大

对舒适性空调而言,由于故障率高,客户必须组织专门的队伍进行维护,维护量及维护成本高。机房专用空调的设计针对“免维护”,其维护量只集中在机组自动提示的过滤网更换及加湿罐清理等简单工作,无须专业的维护队伍。维护部门倾向于使用机房专用空调。

8. 舒适性空调综合成本高

① 从一次性购买成本上看,如果使用机房专用空调,达到相同制冷量的价格是舒适性空调的几倍,但考虑使用寿命——机房专用空调的使用寿命空调是舒适性空调的2~4倍,也就是说,在10年时间里,我们可以只应用1批机房专用空调,而不是应用2批甚至3批舒适性空调。

② 从运行成本上看,在发挥同样制冷效果的前提下,舒适性空调的耗电量是机房专用空调耗电量的1.5倍。参考下面实例计算,计算中考虑了机房专用空调和舒适性空调显热比和能效比的差异。

机房专用空调显热比高达80%~90%,也就是说,有90%的效率用于为设备有效降温,只有10%左右的能耗用于适度除湿。而舒适性空调的显热比为60%~70%,有30%~40%的效率用于过度除湿,在导致机房湿度过低,不但设备受到静电的威胁,而且极大地浪费能耗。

机房专用空调选用的工业等级压缩机能效比高达3.3.而舒适性空调目前业界选用的高等级压缩机能效比约2.9,也就是说1KW电能仅能产生2.9KW冷量,低于机房专用空调。

对于以上分析,以目前市场主流品牌艾默生网络能源公司力博特CM+系列机房专用空调CM20A和舒适性空调做对比,进行实例分析。

艾默生CM20A机房空调机组总制冷量19.1KW,显冷量为18.2KW,显热比为0.953.

舒适性空调要提供18.2KW显冷量机组的总冷量需要18.2/0.65=28KW.

我们对比以上两种空调在连续运行一年所花的电费,假设电费为0.8元/千瓦时。

机房专用空调能效比:

提供18.2KW显冷量,机房专用空调每年空调耗电量:

(19.1÷3.3)×365天×24小时×0.8=40561元

舒适性空调能效比:

提供18.2KW显冷量,舒适性空调每年空调耗电量:

(28÷2.9)×365天×24小时×0.8=67663元

舒适性空调耗电量与机房空调耗电量对比:

67663元÷40561元=1.66

结论:舒适性空调耗电量是机房专用空调的1.66倍。

③ 从维护成本上看。在发挥同样制冷效果的前提下,舒适性空调的维护量是机房专用空调维护量的2倍,维护费用上升。

所以从一个产品的生命周期总体来看,从成本角度考虑,选择机房专用空调可以节省大量的投资、运行成本、维护成本。舒适性空调初投资远低于机房专用空调,但一般经过3~4年,舒适性空调和机房专用空调机组的费用基本持平,此后,舒适性空调的费用就越来越高于机房专用空调。

结论:对于机房来讲,要保证机房的环境稳定可靠,需要机房专用空调来实现,使用舒适性空调机组仅仅是减少了初投资,但无法保证机房要求的温湿度环境,总的费用也高于机房专用空调。

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