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            艾思爾

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            單元式空調系統解決方案

            工作原理
            單元式空調系統是目前數據中心廣泛使用的一種制冷與空調方案,它的特點是由室內機和室外機組成,單個系統本身自帶1~2套壓縮機直接蒸發式制冷系統,無需其他系統提供冷源,機房電子設備的發熱由機房專用空調室內機吸收,再通過該機房專用機的室外裝置將熱量排向大氣,又會根據冷凝器與大氣環境換熱的方式不同,分為風冷型系統和水冷型系統。在該系統中,也可以配置自然冷卻節能裝置。 
             
            風冷型單元式空調系統的特點
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            目前大部分數據中心都采用風冷型單元式空調制冷方案,這種解決方案具有制冷設備配置簡單、方便,安裝與施工周期短、總體設備投資小、維護簡單方便、無水系統等優點,它配置獨立的室外風冷冷凝器,自帶冷源,適合無冷卻水和冷凍水的場合。
            但風冷系統對于室外機的安裝位置要求較高,由于機房空調壓縮機安裝在室內機部分,所以應盡量避免負高差(即室外機低于室內機),因為負高差會嚴重影響壓縮機的回油,如果回油不暢會造成壓縮機燒毀等惡性事故,另外,室外機與室內機的正高差也不能過大,過大的高差會造成系統制冷能力的嚴重衰減,如果管路過長,阻力過大還會引起壓縮機過載從而損壞壓縮機。
            而風冷型單元式機房專用機組由于多種原因(例如:機房面積大、機房位于大樓的中央、大樓外墻不便于安裝室外機等),特別是改造與增容項目之中,又經常會出現長距離與高落差的安裝情況。此時,應針對各種不同的安裝現場情況,有針對性地采取正確的管路設計方法,為此,阿爾西集團結合多年的工程經驗總結出了一整套行之有效的解決方案,并申請了專利。
            阿爾西長距離高落差解決方案
            室外機安裝時會遇到的極端情況無非就正高差和負高差兩種,針對這兩種情況,阿爾西集團分別給出了相應的解決方案:
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            室外機在高位時的管路連接方式圖
            圖注:
            1、空調機組;
            2、遠地安裝風冷冷凝器;
            3、排氣管路;
            4、液體管路;
            5、存油彎,在上長管路中一般每隔5m安裝一個;
            6、附加儲液器,安裝于空調機外部,帶維護閥門及安全閥,當制冷劑管路長度大于25~30m時安裝;
            7、液體管路電磁閥,當制冷劑管路長于10m時,安裝該部件。
            當管路直徑加大時,有助于降低制冷管路的阻力,保證制冷性能,不過有可能造成排氣帶油速度不足,盡管在上升管路上安裝有存油彎也不能保證回油。所以,在加大管路直徑時要小心,一般來講排氣上升管路的最小制冷劑流速不能小于3.5m/s。
            那么,如果室內外機之間高差過大(例如:30米,甚到50米以上)時如何處理?一種解決方案是改用水冷式機組來避免回油問題。然而也會遇到無法安裝水冷式機組的情況,這時可以考慮安裝“油分離器”的解決方案,參見下圖:
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            實際上,安裝了油分離器后,有時仍不能完全解決回油問題,還需要采取一些其它的措施,需要考慮一系列非常細節的方面,并采取相應的解決方案。受篇幅所限,在此不做詳述。
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            室外機在低位時的管路安裝方式圖
            圖注:
            1、空調機;
            2、遠置式風冷冷凝器;
            3、排氣管路;
            4、液體管路;
            5、止回閥;
            6、安裝于機器外部的附加儲液器,帶維護閥門及安全閥,該閥門應盡可能靠近空調機組;
            7、液體管電磁閥,當管路連接長度超過10米時選用。
            圖中,安裝儲液器的目的,是為了使制冷劑在進入膨脹閥之前可能出現的氣體收集在儲液器的上部。另外還有一個目的就是,當室外機過低時,壓縮機剛啟動時,由于制冷劑液體處于低位,在上升管路中沒有液體,因此液體到達膨脹閥前,制冷系統低壓側會出現短時的低壓運行情況,安裝該儲液器后,即可避免這種現象發生。
            一般來講,室外機的安裝位置與室內機相比低得不是很多(4米以內)時,不需采取特別的處理措施,超過5米時,應小心,特別是當水平管路較長時。保險起見,應經過計算后確認。當上升管路的壓力降(可按每米0.09bar計算)與液體管路總阻力之和大于1bar時,必須加儲液器。不過,這也要視具體情況而定:如果冷凝器足夠大,制冷劑冷凝后,其過冷度較大并且機器內部的儲液器容積足夠大時,也可以不安裝附加儲液器。
            水冷型單元式空調系統的特點
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            誠如以上風冷型單元式空調系統特點中介紹,當室內外機之間高差過大(例如:30米,甚到50米以上)時,在滿足冷卻水系統安裝條件的前提下,阿爾西集團提出了另一種解決方案,可以通過風冷型改水冷型機組來解決壓縮機回油困難的問題,另外,當室外環境溫度超過35℃時,水冷冷凝效果要由于風冷冷凝,一般說來對空調系統整機能效比會有5~10%的提高,而且在高緯度地區,如三北地區,在室外溫度較低時,如低于5℃時,可以通過增加室內風機盤管末端,利用冷卻水系統進行自然冷卻,減少原有機房空調系統壓縮機工作時間,減少故障率,降低制冷系統總能耗,較風冷型單元式空調系統會有10~30%能耗的節省。
            水冷型較風冷型來說,在系統方面更加復雜,對冷卻水水質要求較高,需要定期維護冷凝換熱器,而常見的冷凝換熱器主要有兩種,一種是板式換熱器,它的特點是體積小、換熱密度大,可以直接安裝在機房空調室內機內部,但維護不方便,一旦形成臟堵,只能更換;另一種是殼管式換熱器,它體積較大,只能安裝在機房空調室內機外部,但維護較為方便,可以通過打開端蓋和排污口等定期清洗,保證換熱器換熱效果,而且對于防水要求較高的機房可以通過集中安裝在其他房間實現冷卻水與機房的隔離。
            另外,阿爾西集團還研制出了高效翅片式空氣-水熱交換器——干式冷卻器,配有低噪音無級風量調節風機,主要用于水冷型機房專用空調代替冷卻塔對循環冷卻水進行冷卻降溫??杀3掷鋮s水系統內的水質清潔,避免在使用冷卻塔的情況下因清潔保養不及時在板式冷凝器內形成臟堵或積存過多的污垢,從而降低冷凝器的散熱效果,影響機房專用空調機組的正常運行。

             

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