机房空调系统分类、特点、应用与对比简析

1、按服务对象：舒适空调、工艺空调

舒适性空调通常应用于家庭或公共场所；工艺性空调通常应用于工厂，实验室等对空气有特殊要求的场合。

2、按空调设备的设置情况分类：

（1)集中式空调系统：集中式空调系统是将各种空气处理设备和风机都集中设置在一个专用的机房里，对空气进行集中处理，然后由送风系统将处理好的空气送至各个空调房间中去。

（2）半集中式空调系统：除有集中的空气处理室外，在各空调房间内还设有二次处理设备，对来自集中处理室的空气进一步补充处理。

（3）全分散式空调系统：把空气处理设备、风机、自动控制系统及冷、热源等统统组装在一起的空调机组，直接放在空调房间内就地处理空气的一种局部空调方式。

3、按负担室内负荷所用的介质种类分类：

（1）全空气系统：空调房间内的热、湿负荷全部由经过处理的空气来承担的空调系统。

（2）全水系统：空调房间内热、湿负荷全靠水作为冷热介质来承担的空调系统。

（3）空气—水系统：空调房间的热、湿负荷由经过处理的空气和水共同承担的空调系统。

（4）制冷剂直接蒸发系统：这是一种制冷系统的蒸发器直接放在室内来吸收房间热、湿负荷的空调系统。

4、风量调节方式：定风量系统，变风量系统，VRV。

5、按风速分类：低风速系统12米/秒以下；高风速系统12米/秒以上。

6、按热传递方式分类：对流换热系统、辐射式换热系统。

7、按空气来源分类：封闭式系统、全新风系统、混合系统。

8、按空调区域区分：单区系统、多区系统。

在机房中应用的传统专用空调

1、独立的风冷专用空调：接蒸发式的独立的分散式、定风量、低风速、对流换热、封闭式（混合）、单区应用的工艺性空调。具备：制冷、加热、去湿、加湿、空气过滤、提供机房气流循环，以及自动调节和远程监控等功能。

优点：配置自由、运行稳定，对机房保障性好。

缺点：占地大，室外机布放困难，氟管路的安装质量影响大，单机故障较多（冷凝器脏堵等），多机互相影响造成散热困难，抗极限高温能力差（极端情况降容），效率一般。

特别需要关注：噪音污染（低噪风机、遮挡），光污染（安装方向、印花铝板），热污染（避免集中安装 避免主导风向 气流引导）。

2、水冷式专用空调：接蒸发式的独立的分散式、定风量、低风速、对流换热、封闭式（混合）、单区应用的工艺性空调。具备：制冷、加热、去湿、加湿、空气过滤、提供机房气流循环，以及自动调节和远程监控等功能。

优点:

(1)每个机组的冷凝器、蒸发器均在室内机内部，制冷循环系统在机组内部完成，制冷效率相对风冷机组高。

(2)不需要室内、室外机的连接铜管，只需要一组冷却水管道可以将所有的机组连接在一起，在大型数据中心系统里，工程量能相对减少，不存在室内、室外机距离限制。

(3)占地面积相对较小。

(4)每个机组都有自带的压缩机，可以在每个机房内实现N+1的备份方式。

(5)空调机组在工厂内就配好制冷系统，现场接好水管后即可投入使用，不存在现场安装影响机组质量的问题。

(6)扩容方便，初期设计时留好接口，不需要在投入使用后需要扩容时再寻找室内、室外机通道。

(7)水循环管道不需要太厚的保温处理，节省通道空间。

缺点：

(1)机房内部带有水循环系统，需要设置防漏水检测系统和防护措施。

(2)施工工程相对复杂，需要有压力管道施工资质的工程队完成。

(3)日常维护的工作较风冷型复杂，但比冷冻水型简单。

 

风冷机组使用自由度高，但对极端气温（高温）敏感，容易高压保护，而且容易出现雪崩效应。

水冷机组抵抗极端气温能力强，但系统依赖度大，冷却系统的情况决定了其运行。

1、都有压缩制冷系统，制冷的独立性都很好。

2、水冷机组的压缩制冷由于依靠冷却水，一般冷凝温度在40℃以下，对环境依赖性小，制冷效率高。能效比风冷一般小于3.0，水冷大于3.0。

3、冷却系统需要：专用机房、冷却塔、冷却水泵、分水器、管路、阀门等。建设费用高，维护费用也高。而且管路必须为双路由，用以维护、维修倒换。

4、冷却系统的能耗，叠加在水冷空调的能效比上，不一定比分风节能。

水资源缺乏的地区，慎用开放式水冷却方式。由于冷却塔耗水量是很大的。

水质差（高钙、高硫）的地区，慎用水冷却方式，水对管路的影响很大。

水冷冷凝器的清洗、更换是费时、费力、费钱的事。

直膨机组尽量避免独眼龙（单系统）现象。

选用风冷还是水冷的界线

初投资的比较：初期投资中风冷机组要小于水冷式冷水机组。

运行费用的综合比较：

1、电量的比较：比较两者的耗电量应明确机组装机容量与耗电量的区别及负荷分布对机组效率和耗电量的影响。全负荷时，风冷机组之冷凝温度高于水冷式机组，故风冷机组的压缩机需要较大的功率，但是空调负荷在整个夏季的分布式及不均匀的，所以机组在最大负荷下运行的时间是极其有限的。风冷机组的冷凝温度取决于室外干球温度，而水冷式冷水机组的冷凝温度则取决于室外湿球温度。在一天之内，室外空气干球温度的变化比湿球温度要大得多，在干旱地区甚至可以达到15℃～16℃，而湿球温度在一天之内是变化很小的，所以可以认为水冷式机组的冷凝温度在一天之内是几乎不变，而风冷式机组的冷凝温度当室外干球温度下降时随之下降。风冷机组能效比风冷一般小于3.0，水冷大于3.0。但计上水泵及冷却塔消耗，水冷不一定比风冷节能。

2、维护费用的比较：风冷机组在维护上只需要对机组本身进行维护，而水冷机组不仅要对机组进行维护对冷却设施也需要很多的维护其中冷却塔的维护费用尤为多，例如风机电机轴承的更换、水泵的轴瓦、轴套的更换、冷却塔的冲洗等等。

结论：

（1）风冷式机组的初投资要比水冷式机组的初投资低但单位制冷耗电量要略高于水冷机组，但风冷机组的年度综合费用与水冷机组基本持平或稍低。

（2）从运行上看，只有在机组年运行时间非常长的情况下，水冷机组才有可能在以后慢慢收回高出的那部分投资。

（3）水冷机组冷却水补水量的多少是影响其费用的重要因素。加强维护管理，减少水消耗量是降低水冷机组费用的重要方面。

（4）经科学计算，1200kw热负荷，是水冷、风冷的分界线。

3、冷冻水式专用空调：集中式水-空气系统、定风量、低风速、对流换热、封闭式（混合）、单区应用的工艺性空调。具备：散冷、加热、去湿？、加湿、空气过滤、提供机房气流循环，以及自动调节和远程监控等功能。

当有中央空调冷冻水系统或具备单独的风冷冷冻水机组被作为换热方式时，室内空气可通过冷冻水盘管，直接将热负荷传递到冷冻水系统内。在专用空调机组中央控制器的控制下，水流量通过一个两路或者三路的制冷水阀门进行调节，精确地保持机房内的气温状态。

冷水一般来自中央空调冷水机组或风冷冷水机组。

优点:

(1)冷水机组集中制冷，制冷效率最高，运行费用最低。

(2)不需要室内机、室外机的连接铜管，只需要一组冷却水管道可以将所有的机组连接

(3)在机房里，工程量能相对减少。

(4)不存在室内机、室外机距离限制。

(5)室内机价格非常便宜，整体造价低。

缺点:

(1)数据中心内部带有水循环系统，需要设置防漏水检测系统和防护措施。

(2)施工工程相对复杂，需要有压力管道施工资质的工程队完成。

(3)日常维护的工作复杂，需要有冷水机组的维护人员。

 

4、双冷源系统专用空调：由上述三种基本的冷却方式可组成不同类型的双冷源系统，如风冷+冷冻水系统、水冷+冷冻水系统。

1.风冷+冷冻水系统

风冷十冷冻水系统是分别由风冷和冷冻水系统的制冷盘管组成，通过中央控制器的控制系统运行，将风冷系统作为冷冻水系统的备用系统，增加了机房的安全性和附加备份，反之亦然。

2.水冷+冷冻水系统

水冷十冷冻水系统分别由水冷和冷冻水系统的两盘管组成，可以使两个系统互为备份。

3．双冷源系统的应用特点

优点:

(1)适应性强，具备灵活的冷却方式。

(2)双系统互为备份，安全可靠性高。

(3)可以充分利用机组的节能模式。

缺点:

(1)初期投资较大。

(2)管线较多，占用空间大，给安装带来麻烦。

 

5、自然冷源空调：全新风空调系统、冷却塔供冷系统、干冷却塔供冷系统、乙二醇系统、地源空调、自然水源空调、太阳能空调。

免费冷却（FreeColling）技术指全部或部分使用自然界的免费冷源进行制冷从而减少压缩机或冷冻机消耗的能量。常见的免费能源有：

中北部地区的冬季甚至春秋季，室外空气中储存大量冷量

部分海域、河流、地下水水温较低，储存大量冷量

部分地区的自来水中也储存了大量冷量

 

6、机房空调应具有的基本功能：

制冷一般为压缩制冷。

除湿：空调器在制冷工况时，蒸发器盘管表面的温度往往低于空气的露点温度，因而室内循环空气流经蒸发器时，空气中的水蒸气就会冷凝成水，落在积水盘上，排出室外，从而使室内空气的含湿量降低。所以，空调器制冷运行时兼有除湿作用。但由于室内空气含湿量减少，绝对湿度降低，并不等于相对湿度也降低。而影响舒适性空调质量的湿度指标是相对湿度而不是绝对湿度，因而有些空调器增加了独立除湿功能。

除湿的实现：电磁阀控制除湿盘管，第二压缩机，减低风速。

加湿：需要外加设备。外蒸汽加湿度、电锅炉加湿器、红外管加湿器。其他：微波加湿器、湿膜加湿器、淋水室加湿器。

电加湿罐：效率100%，但水质影响大。

红外管加湿器：有大量耗散热。

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