空气源热泵热水机组及应用工程实例分析

        随着电信事业的飞速发展，越来越多的电信枢纽大楼正在建设，其中的通讯设备机房占有非常重要的地位，而空调系统是通讯设备稳定工作的重要保证，因此空调系统设计的好坏直接关系到电信建设的成败，以下将结合通讯机房空调设计的实例谈几点看法。

　　一． 通讯机房空调设计标准

　　目前，对通讯设备机房空调设计要求没有统一标准，有条件时应按通讯设备生产厂家提供的机组运行环境要求进行设计，但通常在设计空调时通讯设备不能确定，提不出具体通讯设备环境要求，此时可参照我国计算机房设计规范（GB50174-93）执行，一般都可满足通讯设备运行环境要求。
　　二．通讯机房空调特点

　　1. 设备散热量大,散湿量小

　　机房内显热量占全部发热量的90%以上,包括设备运行发热量,照明发热量,人体显热发热量,通过围护结构的传热量,计算机设备散热量一般在150W/m?左右,万门程控交换机散热量平均在160～220W/m?，设备运行时没有散湿，机房内散湿来源于人体散湿和新风带入湿量，因此通讯机房的热湿特点为显热远远大于潜热，热湿比很大，在空气焓湿图上空气处理过程接近等湿线，由此看出，通讯机房空调回风工况为干冷却工况，即冷却过程没有或很少有冷凝水析出。

　　2．空调机组大风量，小焓差送风

　　由于机房散热量中60～80%是交换机散发的显热，向程控交换机等通讯设备直接送风是较有效的降温手段，且送风温度不宜过低，一般控制在15～17℃以上，否则，送风温度过低会造成室内除湿量较多而造成室内相对湿度降低，当降到30%以下时容易产生静电，对通讯设备产生不利影响，由于送风温度较高，送风温差减小，因此必然导致送风量较大，这就形成了大风量小焓差送风.

　　3．多采用下送风方式

　　由于通讯设备进风口常设在机架下侧或底部，送风从机架底部进风口进入经机架到顶部排风口排出，对通讯设备得到迅速的冷却，但由于采用下送风要架空地板，造价较高，因而常采用顶送风的空调方式，送风直接吹向通讯设备对其进行整体冷却，也可达到良好的冷却效果

　　4．全天候运行

　　通讯设备24小时不间断运行，不断地向机房内散发热量，即使在冬季也由于机房向室外散热量小于通讯设备发热量而仍需供冷，因此空调系统要求全天候不间断运行。

　　5．冷负荷变化范围大

　　通讯设备常年发热量基本稳定，在南方地区，由于冬季较暖，一般需要全年供冷，随着室外气温变化供冷范围可在10～100%之间变化；在北方当室外气温较低到一定值时可以达到热量平衡，此时通讯设备的散热量等于围护结构向外散热量，而无须供冷。

　　三．通讯机房常用的空调形式

　　针对通讯机房的上述特点，宜采用以下几种空调形式

　　1．机房专用恒温恒湿机组

　　采用恒温恒湿机组可以满足大风量低焓差的送风要求，同时配有加湿器，电加热器和温度湿度自动控制系统，能精确地控制室内温湿度达到规定范围。现在常用的恒温恒湿机组有冷冻水型，风冷直接蒸发式，水冷直接蒸发式，还有冷冻水和水冷直接蒸发两用型，这种机组可在中央冷冻机故障时，启动机组内部压缩机进行制冷，增加了空调系统的可靠性，保证全天候不间断供冷。

　　2．柜式空气处理机组

　　采柜式空气处理机组也可以满足大风量低焓差的送风要求，同时配上加湿器，电加热器和温度湿度自动控制系统，和恒温恒湿机组一样能精确地控制室内温湿度达到规定范围，但当空气处理机组或中央冷冻机组出现故障时不能满足全天候运行，因此，应考虑多台机组并联互为备用。

　　3．风机盘管加新风

　　这种空调方式也可满足大风量低焓差的送风要求，但为了达到送风量需要很多台风机盘管同时使用，复杂的水路系统必须进到通讯机房内部，将来的设备及管路维修给机房留下水浸隐患，同时风机盘管的水路常用通断控制，温度控制精度较差，对湿度不能控制

　　四．通讯机房中央空调系统的设计

　　1．负荷计算

　　确定设内外设计参数后，计算出大楼的围护结构传热负荷，人员，灯光发热负荷，新风负荷，通讯设备发热负荷，最后一项是区别于普通中央空调的重要特征，也是通讯机房空调系统设计好坏的关键，但往往在设计阶段甚至实施阶段通讯设备一直很难确定，其发热量很难精确计算，而且设备发热量与设备类型，型号，机房布置都有很大关系，通常在发达国家，通讯机房设备布置密度相当大，设备发热量常按450～650W平方估算，在我国一般按160～220W平方估算已经足够，当然，也有少数集中了大发热量设备的机房其发热指标可达400～450W平方。我们在做珠海信息大厦空调设计时曾对惠州，深圳，珠海本地的现有通讯机房作过调研，发现通讯设备发热量并不大，惠州电信枢纽大楼在室外30℃室内21℃时实际总用冷负荷指标只有66W/ m?，其中通讯设备发热就更小，远远小于常规计算指标的160～220W平方；珠海市新香洲电信枢纽楼在在室外31℃，室内25℃时实际总用冷负荷指标只有81W平方，也远远小于常规计算指标的160～220W/m?，因此，我们在计算珠海信息大厦通讯设备发热量时没有按面积指标估算，而是采用机房总用电量作为发热量，折算成面积指标为120W，我们认为已有足够的富裕量。

　　2．冷冻机选型

　　由于通讯设备的常年稳定发热，在南方地区一般要全年供冷，但在冬季时冷负荷较低，惠州电信大楼冬季的实际运行用冷指标约为40～50W/m2，珠海新香洲电信枢纽大楼冬季实际运行用冷指标约为35～50W/m?，在极端冷的天气下供冷指标更低，因此冷冻机选型时一定要考虑冬季低负荷运行的情况，宜采用大小搭配的方式，比如多台机组搭配一台小型的无级调节的螺杆式冷水机组，可使冷冻机提供宽广的冷量范围，适应通讯设备机房全年空调要求。

　　3．温湿度控制

　　如采用恒温恒湿机组，机内自动化程度高，只要按要求接上水，电即能满足要求；当采用空气处理机组时，要配相应的自动控制系统，温度控制可通过比例积分温度控制器控制电动两通阀的开度控制水流量从而控制回风温度稳定在设定值，并满足一定的精度要求，相对湿度可以通过控制器对电加热器和加湿器的控制从而控制回风湿度稳定在设定值，但实际上，由于通讯机房大多是无人值守，无室内发湿源，新风量较小，因此室内相对湿度受环境湿度影响很小，珠海地区现用的恒温恒湿机组实际加湿时间非常少，有的机组加湿功能常年关闭或由于坏了干脆拆除了。实际上，如能对新风含湿量进行控制，空调机组内无须设电加热器，加湿器及其控制器就可达到控制室内相对湿度的目的，我们在珠海信息大厦通讯机房的设计中采用了这种方法，避免了大面积采用恒温恒湿机组，为业主节省了大量的建设资金。

　　4．全天候设计

　　通讯机房的全年不间断运行就要求空调系统也做到全年不间断运行，因此冷冻机和空调机组都必须是两台或多台并联运行，互为备用，当一台机组故障时不影响空调系统的正常运行，同时为通讯机房服务的空调设备，如冷冻机，水泵，水塔，空调机组等的用电必须是一级用电负荷，有自备发电机组提供紧急用电保障。