信息通信机房精密空调改造初步设计

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1. 概述 概述设计依据.1精密空调设计标准计算中心机房属于大型重要的计算机中心。机房内有严格的温、湿度要求，机房内按国标GB2887-89《计算机场地安全要求》的规定配置空调设备：级别项目A级夏季冬季222C202C相对湿度45%~65%温度变化率5C/h并不得结露同时，主机房区的噪声声压级小于68分贝，主机房内要维持正压，与室外压差大于9.8帕，送风速度不小于3米/秒，在表态条件下，主机房内大于0.5微米的尘埃不大于18000粒/升，为使机房能达到上述要求，应采用精密空调机组才能满足要求。1.1.2设计依据（1）******公司、*********关于本工程设计的委托；（2）《通信机房精密空调改造评审意见的通知》；（3）*******公司颁布《市、县*调控中心调控大厅、机房及设备配置规范》设计报告；（4）《国家电网公司信息网络机房设计及建设规范》；（5）YD／T585-1999《通信用配电设备》；（6）YD5040-97《通信电源设备安装设计规范》；（7）YD/T1051-2000《通信局（站）电源系统总技术要求》；（8）YD/T1104-2001《通信用开关电源系统监控技术要求和试验方法》；（9）YD/T1095一2000《信息技术设备用不间断电源通用技术条件》；（10）GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》；（11）CECS72：97《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》；（12）CECS89：97《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》；（13）GB2887-89《计算机场地技术条件》；工程概述******信息通信机房是2005年投入使用的，机房空调同期投运，使用的是爱默森P2060F（ARMS1R）单机精密空调设备，空调运行状况基本稳定，但目前仍存在以下问题：（1）随着近年来信息、通信设备的日益更新，该机房空调所承受的机房热负荷不断增加，*******信息通信机房空调配置偏小，已满足不了*****公司信息、通信系统的安全生产需要。（2）该空调自2005年运行至今，运行时间已满8年，已达到设计寿限，需要更新。（3）该空调为爱默生早期产品，近两年该空调有时发生故障，关键配件难觅踪迹。综合以上存在问题，为满足*******公司安全文明生产的基本要求，*******公司信息通信机房空调急需更换。工程建设的必要性********信息通信机房目前使用的是2005年投运的爱默森P2060F（ARMS1R）单机精密空调设备，经过8年的运行，该空调设计寿限已到，转换效能低下、故障率高，而且随着该机房信息通信产品的不断增加，该机房空调已满足不了日益增加的通信、信息设备热负荷转换的需求，故障率增高，成为**公司信息通信设备安全稳定运行的严重隐患。为满足*****公司信息通信设备的安全稳定运行，保障信息通信设备的稳定通畅，急需对******信息通信机房精密空调进行更换，由于******通信机房承载着***公司通信、信息等多种通信业务、***市—县通信、数据业务及*****省四级通信信息网业务，所以******公司信息通信机房属于区域中心机房，考虑其业务的重要性，建议该机房使用精密空调，以下将精密空调与舒适空调做如下对比论证。鉴于目前通信机房主要使用的是精密空调和舒适性空调，以上两种空调主要区别如下：目前机房应用舒适性空调发生和发现的主要问题如下：由温度异常引起的设备故障较多。1）因湿度及洁净度引起的设备故障较多。2）维护量大。原因在于舒适性空调的设计及其能达到的标准不适合机房对温湿度的要求。机房对温湿度要求较高，具体内容如下：3）保持温度恒定(控制在温差1-2C之内)。4）保持湿度恒定(控制在3%~5%RH之内)。5）空气洁净度0.5微米/升<18,000。6）换气次数/小时>30。7）机房正压>10Pa。8）空调设备具备远程监控及来电自启动功能。因为舒适性空调无法彻底实现以上6个功能。故障的原因及结果如下：1）机房温度无法保持恒定-会造成电子元气件的寿命大大降低。2）局部环境过热–导致设备突然关机。3）机房湿度过高-会产生冷凝水，导致微电路局部短路。4）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）洁净度不够-交换数据错误，导致机组部件过热。只有在机房应用机房专用精密空调，才能通过环境调节上彻底解决以上问题，保证不留任何隐患。从原理上看，舒适性空调在设计上与精密空调的差异如下表：普通空调精密空调热密度(W/平方米)100-150500-800环境调节要素显热比0.6-0.70.9-1.0运行温度范围-5C-35C-40C-42C控制温度精度21C-27C22C-24C换气能力(次/小时)5-1530-60空气过滤简单ASHRAE20%+出风温度6-8C10-14C对特别功能的要求再热器没有提供加湿器没有提供集中监控能力没有提供运行时间(每年)1000-25008760使用寿命2~3年>8年断电自动恢复无断电可自动恢复备份无N+1/N+2耗能比例1.51其具体体现的问题如下：1)舒适性空调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6-8oC，换气次数设计在10-15次。精密空调的设计为大风量、小焓差。出风温度设计在10-14oC，换气次数设计在30-60次。舒适性空调出风温度为6-8oC，而在湿度大于等于50%的时候，8oC为露点，就是说空气中的水蒸气在此温度下会凝结成水滴。尤其对靠近空调出风处的设备局部极其不利，会导致微电路短路。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，但由于换气能力及风量不足，导致换气次数不够，即对距离出风口较远的设备无法起到降温作用。精密空调在出风温度设计上避免了“露点问题”，并通过大风量（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-5oC以下即无法运行舒适性空调在设计理念上只是在夏季发挥降温功能，其夏冬两季蒸发器、冷凝器功能互换的设计决定了——室外温度在-5oC及以下时，即无法进行空气调节——无法降温和升温！而标准机房的特点是发热量大，其空调即使在冬季也要具备降温功能！精密空调的设计严格适应各类室外温度变化的要求，-40oC到+45oC趋间保证空调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6oC。从风量及出风问题上考虑，仅仅保障近端设备处的温度。温度的波动对设备稳定运行极其不利。精密空调温度调节精度为1oC。感应点为整个机房，温度无波动。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。既没有加湿设备，也无法有效除湿。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。精密空调的重要控制因数为湿度，可以达到1%的控制精度，湿度无波动。5)舒适性空调设计寿命短精密空调（如LIEBERT）的设计寿命为10年（在中国，LIEBERT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，根据精密空调设计寿命的计算方法要求，其设计寿命绝对不超过2年。6)舒适性空调基本没有空气过滤能力舒适性空调只具备简单的过滤功能，不提供过滤网备件，一般在应用1-2个月后即无过滤功能。精密空调严格按照0.5微米/升<18,000(B级)设计，配合以每小时30次的风量循环，保障机房洁净。机房洁净对设备运行非常重要。7)舒适性空调维护量大对舒适性空调而言，客户必须组织专门的队伍进行维护，维护量及维护成本高。精密空调的设计针对“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精密空调。8)舒适性空调综合成本高从一次性购买成本上看，如果使用舒适性空调，达到相同制冷量精密空调的价格是舒适性空调的2倍左右，但考虑使用寿命——精密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批精密空调，而不是应用2批甚至3批舒适性空调。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精密空调耗电量的1.5倍。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精密空调维护量的2倍。根据以上3种计算，从成本角度考虑，选择精密空调可以节省大量的投资、运行成本、维护成本。从以上分析中可以看出，中心机房使用精密空调是十分必要的设计范围按省公司统一部署，本工程主要完成****信息通信机房精密空调的更换。改善***公司信息、通信设备的运行条件，确保****公司信息通信网络及业务系统的持续稳定运行。主要包括以下内容：（1）***信息通信机房空调运行现状及存在问题；（2）机房现状、机房电源及机房功率；（3）机房空调改造需要达到的目标；（4）机房空调改造方案；（5）机房主要通信业务。工程投资本工程总投资46万元。

现状、存在问题及相关数据统计******信息通信机房为**公司信息设备、通信设备运行的中心机房，投运时间为2005年。目前该机房运行的主要设备有：（1）电源系统（主要包含交流、直流、不间断电源（UPS）系统）；（2）光传输设备及接入设备；（3）*****行政交换及调度交换设备；（4）网络信息类设备；（5）网管及工作站；（6）动力环境监控及视屏监控;(7)电视电话会议系统。该机房空调系统主要存在以下问题：（1）设计寿限已到，转换效能低下、故障率高；（2）空调容量不能满足现有信息通信设备热负荷消耗转换及工作的需求；（3）空调配件难觅踪迹，修理困难。以下是******公司信息通信机房相关数据统计：机房*******通信机房为通信、信息二合一机房，该机房高度3.55米（机房净高为3.11米，静电地板离地高度为0.3米，地板厚度为0.04米），该机房总面积为145平方米。机房平面见下图：机房总负荷统计******通信机房为通信、信息二合一机房，该机房目前运行的主要电源设备有******通信机房交流总进线屏一台、直流-48V/300A通信电源两套、通信直流分配屏2台、30kVA不间断电源系统两套，目前交流屏承载的电流情况见下表：序号设备名称电压负载电流A功耗W1交流进线屏A相220V48A96002交流进线屏B相220V35A77003交流进线屏C相220V38A8360电源总功率25660空调*******信息通信机房精密空调为2005年投运的爱默森P2060F（ARMS1R）单机精密空调设备，经过8年的运行，该空调设计寿限已到，转换效能低下、故障率高，而且随着该机房信息通信产品的不断增加，该机房空调已满足不了日益增加的通信、信息设备热负荷转换的需求，故障率增高，成为******公司信息通信设备安全稳定运行的严重隐患。主要承载业务******信息通信机房目前主要通信业务主要有以下几类：1）市-县光传输设备2）电力通信资源管理系统业务3）会议电视终端4）监控终端5)******公司光传输设备6)******公司接入设备7）******公司行政及调度交换设备8）******公司信息网设备9）机房交流、直流及UPS系统总体改造原则精确总热负荷的计算按照空调设计中负荷计算的要求，精确空调负荷的确定方法如下：机房主要热量的来源设备负荷（计算机及机柜热负荷）；机房照明负荷；建筑维护结构负荷；补充的新风负荷；人员的散热负荷等。其他热负荷分析：计算机设备热负荷：Q1=860xPxη1η2η3 Kcal/hQ：计算机设备热负荷P：机房内各种设备总功耗η1：同时使用系数η2：利用系数η3 ：负荷工作均匀系数通常，η1η2η3取0.6—0.8之间，本设计考虑容量变化要求较小，取值为0.6。照明设备热负荷：Q2=CxP Kcal/hP：照明设备标定输出功率C：每输出1W放热量Kcal/hw（白炽灯0.86口光灯1）根据国家标准《计算站场地技术要求》要求，机房照度应大于2001x，其功耗大约为20W/M2以后的计算中，照明功耗将以20W/M2为依据计算。人体热负荷Q3=PxN Kcal/hN：机房常有人员数量P：人体发热量，轻体力工作人员热负荷显热与潜热之和，在室温为21℃和24℃时均为102Kcal。围护结构传导热Q4=KxFx(t1-t2) Kcal/hK：转护结构导热系统普通混凝土为1.4—1.5F：转护结构面积t1：机房内内温度℃t2：机房外的计算温度℃在以后的计算中，t1-t2定为10℃计算。屋顶与地板根据修正系数0.4计算。新风热负荷计算较为复杂，在此方案中，我们以空调本身的设备余量来平衡，不另外计算。其他热负荷除上述热负荷外，在工作中使用的示波器、电烙铁、吸尘器等也将成为热负荷，由于这些设备功耗小，只粗略根据其输入功率与热功当量之积计算。Q5=860xP机房热负荷估算法依据在实际工程方案设计中由于建筑物机构的复杂性，通常根据下表来选择机房单位面积的冷量需求，然后根据总面积计算出冷量需求。机房参数面积(m2)合计(W)电信交换机房、移动基站350-500W/m2传输机房250-350W/m2IDC数据中心600-800W/m2计算机机房、控制中心300-500W/m2精密加工车间300-350W/m2标准检测室、校准中心250-300W/m2UPS和电池室、动力机房300-350W/m2医院检测室、生化培养室200-250W/m2检测室、烟草仓库150-200W/m2本机房主要的热负荷来源于设备的发热量及维护结构的热负荷。因此，我们要了解主设备的数量及用电情况以确定精密空调的容量及配置。根据以往经验，除主要的设备热负荷之外的其他负荷，如机房照明负荷、建筑维护结构负荷、补充的新风负荷、人员的散热负荷等，如不具备精确计算的条件，也可根据机房的面积按经验进行测算。机房空调功率预测根据以上统计值及相关算法，******信息通信机房空调预测功率：P=（机房面积*单位面积功耗+设备总功耗*0.8+墙体及能量损耗（围护损耗）+灯光热负荷损耗+人员流动+其他损耗）*科学系数P=（145*0.16+25.66*0.8）*1.414=60.7千瓦。因此建议*******信息通信机房使用60千瓦的空调。改造方案******公司通信机房目前使用的精密空调是2005年投运的，其设计寿限已满，需要结合******公司的生产实际及外界的气象条件适时对******公司信息通信机房空调予以更换，具体更换步骤如下：1）更换前需对原空调供电线路、进、出风系统、冷凝管路等进行检查论证。2）对机房面积、机房电源实际功耗、机房照明负荷、人员流动及其他热负荷情况对机房精密空调的型号、功率选择进行论证，上报物资采购计划。3）选择合理的季节与气候（初春、深秋为宜），结合目前精密空调的管路及电路走向，对新增空调的管路及供电电路进行调整，出具施工方案、施工图、进行改造。相关设备技术要求精密空调的配置需要使用机房精密空调机房（约145平方米），根据热荷计算，和综合考虑可靠性。机房采用双系统精密空调机型，机组的总制冷量要求:回风温度在+24℃，相对湿度在50%时，全冷量须≥31kW，显冷量须≥29kW，数量为1台。技术要求5.2.1电气性能（1）机房专用空调机组的的电气性须能符合IEC标准（2）供电电力须达到的要求：380Vac,3ph,50hz.供电电压380V±10%5.2.2控制精度和范围温度控制范围和精度须达到：15℃30℃±1℃湿度控制范围和精度须达到：35%80%±5%5.2.3温度、湿度控制性能（1)机房专用空调须具有自动调节室内温、湿度，须具有制冷、加热、加湿、除湿等功能。（2）温、湿度波动超限须能发出声光报警信号5.2.4机组性能（1）须达到采用风冷的冷却方式。（2）须采用下送风上回风方式。（3）单台机组的循环风量：为保证机房的温湿度均匀性及洁净度，选用机组风量须≥9500m3/h（4）须具有高效节能性，机组应具有较高的能效比：选用的双系统精密空调的压缩机能效比须≥4.4（全冷量÷压缩机输入功率）（5）机组须具有通过改变蒸发器蒸发面积的方式进行强制除湿运行功能。（6）选用的机房精密空调须为双系统：即两个压缩机、两个室外机、两套制冷循环管路和两套电路控制，每个系统须可以自动切换成双系统同时工作和单系统独立工作，维护一台系统时另一台系统正常工作，做到不停