| 摘要：探讨了机房专用恒温恒湿空调机组设计的若干热点问题,并提出了笔者的观点。 |
6制冷剂充注的相关问题
机房空调机组一般都是在安装现场充注制冷剂,制冷剂充注主要有两种方法:称重法与观察压力法。两种方法各有特点,在很多场合,二者结合使用效果会更好。
机房空调机组的最佳充注量可在实验室精确测定,然后根据现场情况进行适当修正,就可基本确定每一台现场安装的机房空调机组的最佳充注量,然后据此可用称重法将制冷剂充入机组。但此方法在实际应用中有两个问题,有时机组的最佳充注量的准确值不容易确定,有时现场不容易找到准确称重的设备,此时只能用观察压力法进行制冷剂的充注。
观察压力充液方法的要领是以蒸发压力为主,冷凝压力为辅。因为机房空调机组的冷凝压力绝大多数都是可无级调节的,可预先少充一部分制冷剂,先将冷凝压力稳定在1.4～1.6MPa(14～16kg/cm2)左右,然后再调节蒸发压力,在室内温度24℃的时候,保证蒸发压力稳定在目标值附近即可。对于JHF32机组来讲,目标蒸发压力为0.56MPa(5.6kg/cm2)左右,而对有些机房空调机组,该目标压力则可能低一些,比如大多数机房空调机组的蒸发压力设定值为0.48MPa(4.8kg/cm2),这与蒸发器及送风机的配置有关。但观察压力法受室外温度的影响比较大。
室外温度比较低时不易准确充注。比如在冬季室外温度很低的时候充液,当制冷系统的蒸发压力、冷凝压力都已在设定值附近,如果此时继续充入制冷剂,由于冷凝风机可根据冷凝压力的变化无级调节转速,仍可将冷凝压力稳定在1.4～1.6MPa(14～16kg/cm2)左右,因此这时很难确定制冷剂是否充注过量。而到夏天温度高时,充注过量的机组由于冷凝器空间被多余的液态制冷剂所挤占,易高压报警,此时需放出制冷剂,即使放出过多,冷凝压力仍可稳定在114～116MPa(14～16kg/cm2),因此,即使放量过多导致机组制冷剂不足也不易发现,而制冷剂不足的机组在气温低时可能低压报警,如此循环。
可见,观察压力法虽然看起来简单易行,但对维护人员的现场调试经验要求很高。其实,充注量不合适并非直到机组高、低压报警时才能发现。通过观察相关部件中的变化也可发现问题。如发现膨胀阀出口结霜,可初步判断为充注不足导致蒸发温度低于0℃引起的;而压缩机机壳结霜或结露一般是充注过量所致,具体原因如下所述。过量的制冷剂一般是以液态形式积存于冷凝器下部,并在强制对流的空气中得到继续冷却,过冷度增大,单位质量制冷剂可释放的冷量增加;而且由于冷凝压力增大,导致膨胀阀的流通能力增强,制冷剂流量也增加,在蒸发器热负荷不变的情况下,制冷剂在蒸发器中不容易完全蒸发,导致蒸发器回气带液,在压缩机的抽吸作用下,回气中的液态制冷剂在压缩机吸气口闪发,造成吸气口低压,同时闪发制冷剂吸热导致空气中的水汽在压缩机吸气口附近凝结,导致压缩机壳出现大量凝露或结霜。
7机房空调机组与恒温恒湿机的不同
机房空调机组还有好几种名称,如精密空调(precisonA/C)、恒温恒湿机(constant
temperature&humidityunit)。其实机房空调机组应该属于恒温恒湿空调机组类的面向计算机房及类似场合的专用单元式空调机组。机房空调机组是在对机房这个特定服务对象作了全面分析后,将其功能配置进行优化设计后的产物。下面简要说明机房空调机组与一般恒温恒湿机的区别。
7.1加热配置的差异
机房空调机组所处环境的主要热负荷来自机房设备的散热,而一般恒温恒湿房间的主要热负荷是围护结构的热负荷。机房中设备的散热量比较大,且在一年中变化幅度不大,因此,机房空调机组一般在严冬时节都需要制冷运行;恒温恒湿房间的负荷则随室外环境温度的变化非常明显,夏季需要制冷运行,而冬季一般需要加热才能维持房间内温度的稳定。因此,对于应用于中国北方的恒温恒湿机,一般需要配置与机组输出冷量相当的加热器,而机房空调机组的加热器则一般是作为除湿再热所用,而且功率也比较小,一般为机房空调机组总冷量的30%左右。
7.2加湿与除湿的差异
由于机房内集中放置很多散热强度较大的设备,使得在同一地区机房的单位面积热负荷要远大于一般恒温恒湿房间,因此输出同样冷量的机房空调所适用的房间面积要比恒温恒湿机适用的房间面积小很多。比如1台冷量为45kW的恒温恒湿机可用于300多m2的恒温恒湿房间,而相同冷量的机房空调机组只能应用于100多m2的机房。
一般的机房内湿源较少,而且房间面积比较小,使得机房通过围护结构传递的湿负荷也小于使用相同冷量空调的恒温恒湿房间。因此相同冷量的恒温恒湿机所配置的加湿器容量就应比机房空调机组大。
为与房间内较小热湿比相匹配,恒温恒湿机的显热比也应低一些。这样,恒温恒湿机的蒸发器面积与送风量一般也比机房空调小一些;但恒温恒湿机的除湿再热功率要比机房空调机组高。诸如排气再热等节能效果较明显的再热方法在恒温恒湿机中的应用前景要比在机房空调机组中更广。
7.3温湿度控制要求的差异
文献[4]第3.1.2条规定:开机时电子计算机机房的温度范围为夏季(23±2)℃、冬季(20±2)℃,相对湿度范围为45%～65%(A级标准)。而恒温恒湿房间的温湿度要求就各不相同了。有的精密仪器检测中心要求温度(20±1)℃,相对湿度40%～70%;有的纸浆、纸和纸板试验前温湿度处理及试验的标准环境要求相对湿度范围为(50±2)%,温度≥23℃。还有的要求高温低湿,有的要求低温高湿等等。
可见,比起一般的恒温恒湿房间,机房对环境温湿度控制精度的要求算是非常宽松的,因此,机房空调机组对温湿度精度的控制逻辑也比一般恒温恒湿机简单许多。把机房空调称作精密空调,确实有点勉强,只能算是一种约定俗成的说法。
对于机房所要求的温湿度控制精度,机房空调机组配置定频压缩机加热力膨胀阀已绰绰有余,变频压缩机或数码涡旋压缩机与电子膨胀阀这种豪华组合倒更适合于其他对温湿度的控制精度有严格要求的恒温恒湿机。
8机房空调机组的发展方向
在欧洲,水冷、双冷源、乙二醇自然冷却型机房空调机组所占据的市场份额要大于风冷机房空调机组。虽然风冷机房空调机组仍在中国机房空调市场上占主导地位,但随着人们对机房节能问题的日益关注,水冷、乙二醇自然冷却、双冷源、一体式自由新风等形式的机房空调将会越来越受到用户的青睐。本章对上述新型机房空调机组作一简短介绍。
8.1水冷机房空调机组
若用户可以提供冷却水,或因风冷机组的室内外机高差及当量铜管长度无法满足要求时,水冷机房空调机组即可很好地发挥作用。水冷机房空调机组无风冷机组因室内外机间的高差所需要面对的膨胀阀前液态制冷剂闪发及回油等一系列问题,而且冷凝温度至少可比风冷机房空调机组降低5℃,其节能效果不言而喻。图7是水冷机房空调系统示意图。
但水冷机房空调机组的安装维护相对复杂,而且冷却水系统在寒冷的冬季有冻结的危险。这使得机房空调机组的适用范围受到一定限制。
8.2乙二醇自然冷却机房空调机组
同水冷机房空调机组一样,乙二醇自然冷却机房空调机组也可以解决风冷机组室内外机高差和当量铜管长度的限制,而且在北方地区,乙二醇也不会因为天气寒冷而冻结,冷凝器全年的冷却效果都非常好。而且在室外温度低于2℃时,可关闭压缩机,启用系统中的自然冷却盘管来提供机房所需的全部冷量;当室外温度在2～18℃之间时,系统中的自然冷却盘管可提供部分冷量,以减少压缩机的负荷。图8是乙二醇自然冷却机房空调的示意图。
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