冷凍水式精密空調的綜合分析之冷凍水系統機房專用空調設計原理

（1）加熱器分電加熱和熱氟加熱器。電加熱器采用全不銹剛繞片式或PTC電加熱管，具有結構簡單，易于控制，加熱量大，并可實現多級加熱量的控制，滿足不同工況的要求。熱氟加熱器采用先進的制冷技術融合節能環保理念所衍生的技術結晶，該加熱方式是利用機組的耗熱量來取代電加熱量，從而實現節能目的。

（2）加濕器采用品牌電極式蒸汽加濕器，電極式蒸汽加濕器是利用交流電能直接對自來水進行加熱產生潔凈蒸汽的過程。具有加濕量大、加濕效率高、可實現高精度的無級加濕。

（3）送風系統：送風機為前傾/后傾式系列的雙進風、雙寬度離心風機。風機選型采用專業的CAD選型軟件進行優化設計，以獲取風機運行的最佳工作點。

恒溫恒濕空調機具有精度高、可靠性好、顯熱比高、噪聲低、適應性強、結構緊湊、檢修方便等特點，多種選擇，有風冷、水冷兩種冷卻方式，滿足客戶不同使用環境的需求。模塊式機房專用空調機用戶可根據需要，選用單個模塊或多個模塊組合。模塊之間可并排安裝也可分開安裝。各機組獨立供電、供水，機組之間用信號線相連。

冷凍水系統機房專用空調系統圖

2.2.1可靠性：如果將冷凍主機部分設計為單機系統，或管路系統設計為單管路，將存在嚴重的單點瓶頸，一旦冷凍主機故障或管路故障，整個系統將癱瘓，因此如果該系統采用冷凍水冷卻方式，必須采用主機備份和雙管路系統來解決，要求冷凍主機系統、冷卻水系統、泵系統采用N+X備份，確保任意系統發生故障，整個系統正常提供冷凍水。如項目采用冷凍水主設備冗余、管路系統采用雙環管網等設計，在任意管路或主器件出現問題，仍能不影響絕大部分的機組運行。 　 

精密空調漏水隱患：冷凍水冷卻方式隱患較大，問題在大型冷凍水管進入機房，就存在水浸機房的風險，一旦進入機房的主管路發生問題，由于水量大，很難通過防水壩以及排水孔排除漏水。這就需要設計有漏水報警與聯動系統（例如在發生漏水時，立即判斷并自動關閉相應段的水閥），并需要在系統運行的每個月進行檢查，避免出現即使漏水告警系統發出信號，但電動水閥也無法關閉的問題。若主管路發生漏水將帶來災難性影響。 　　 

精密空調能效比：冷凍水冷卻方式中，大型冷凍主機的壓縮機能效比高于機房空調壓縮機，但是整個冷凍水的耗電包括壓縮機、冷凍水泵、冷卻水系統、末端冷凍水機組的總耗電，這樣，針對整個空調系統的能效比約在2.5～3.5。而綜合效率取決于冷凍主機的效率，總冷量為4500KW的系統冷凍水主機能效比取國標二級能效5.6，按5000平方米機房計算，并考慮冷凍主機水泵冷卻塔能無極調節變頻時，總能效比顯示出優勢。當然，可以設計在冬季利用自然冷源，進一步提高全年能效比。 

精密空調可擴容性：冷凍水冷卻方式的管路系統和主機系統，都需要提前規劃設計，例如否則后期擴容難度大。冷凍主機系統可按N+X方式逐一設計，但管路系統無法逐一設計，必須根據終期容量進行統一設計，否則后期無法更改，這樣就會帶來很多問題，例如：前期管路設計與冷凍主機設計很難匹配運行的問題等，同時也會影響前期運行的效率。因此需要在設計中充分考慮。 　　 

精密空調靈活性：冷凍水冷卻方式的主管路系統需要提前安裝到位，制冷主機可分期實施，末端管路系統因主管系統限制，調整余地少，水路平衡和互相干擾大，因此對設計要求很高，分期建設難度很大，很難在不同建設時期保證系統都運行在最佳狀態。 

精密空調對建筑外部條件的要求：這一點是冷凍水冷卻方式的優勢，其冷凍主機和冷卻塔可以集中布置，占地面積少。但不足在于，如果冷凍主機系統或其冷卻塔設計在屋面，則對承重要求高。如設計在地下室，需要進行好降噪工作等。本項目規模下冷凍水主機一般設計在地下室，按2+1備份，2600kW/臺考慮，并考慮配電、泵、控制裝置、水處理裝置、管路，需要約300～400平方米。冷卻塔一般設計在樓頂或戶外地面，選擇按3臺2+1備份考慮，占地約100平方米。 　　 

針對5000平米機房，與風冷冷卻方式比較，冷凍水冷卻方式投資較高。包括冷凍主機、冷卻塔、管路、末端冷凍水機房專用空調等系統，應設計有冷凍主機水泵冷卻塔能無極調節變頻系統等，另外北京地區必須考慮冷卻水防凍問題，因此將進一步增加成本。如為高可用性要求機房，為考慮安全性，設計為雙盤管冷凍水系統，也就是說冷凍水機房專用空調同時設計有兩套盤管，并有兩路進水、兩路排水，正常運行時一路供回水系統和一套盤管工作，另一路處于備用，任意路系統無法正常供水，系統將自動切換到另一套盤管。此方案將進一步保障系統的安全性，但同時也將增加投資。 　　 

精密空調可維護管理：冷凍水冷卻方式需要高水平的運行與維護隊伍，需要時時檢測水管路系統的壓力、水溫，檢查冷凍主機、冷卻塔、泵的運行狀態，實驗關鍵電動水閥以及漏水檢測元件的有效性，因此必須建設有高水平的運行維護隊伍，對人員素質要求較高，投入運維方面的人員開支等遠高于風冷系統。 　 

精密空調系統的適應性：冷凍水冷卻方式適應管路較長（水泵揚程范圍內）。目前國內選擇冷凍水冷卻方案，一般有兩種情況：情況一：應用冷凍水空調的投資收益率適合的超大機房；情況二、無法設計風冷室外冷凝器場地的機房。 　 

精密空調設計要求：如為高可用性要求，必須考慮冷凍主機的備份問題、雙管路設計、雙盤管冷凍水空調末端設計，冷凍主機水泵冷卻塔能無極調節變頻設計等，關鍵設計包括可點水壓的平衡性，末端水流量、壓降的合理性等等，因此對設計的要求非常高。綜合說明：優點（適合管路長，高度，建筑外立面考慮美觀）與缺點都非常明顯，系統的高效性與系統的可擴容性、系統的可分期實施性、系統的靈活性形成了不可調和的矛盾。 

用風冷直接蒸發式冷卻塔，優勢是冬季節能明顯，缺點是價格較高，夏季使用效率較低。另外，如果設計為相對高的進出水溫度，例如：不是設計為傳統的7℃進水，12℃回水（此時制冷終端冷凍水機房專用空調的顯熱比在80%左右），而是設計為10℃進水，16℃回水，將提高制冷終端冷凍水機房專用空調的顯熱比，甚至達到100%，這樣，將減少因低顯熱比的除濕與加濕能耗，進一步實現節能，但代價是將設計有更多數量的制冷終端冷凍水機房專用空調，這種方法已經在國內最新的一些項目中應用。 

該系統由：室內冷凍水機房空調、冷凍水供回水管路、冷凍水水泵、冷凍水機組、冷卻水塔、冷卻水供回水管路、冷卻水泵等部分組成。

來源：機房空調 http://lbjsjzl.com/

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