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科士达精密空调故障检查的几种实用方法

人们在对科士达精密空调的长期运行操作中,通过实践总结和理论指导摸索了一套行之有效的对运行的科士达精密制冷空调系统的检查方法。用五个词语来概括,就是:一看、二听、三摸、四闻、五分析。

1.一看

就是看科士达精密空调压力表、温度计、电流表的指示值、看压力继电器、压差继电器,温度继电器的调定值大小,看油位、液位的高低,看低压管结霜、结露,冷却水量、冷冻水量的大小,看连接处有否油迹等,以及运行记录所显示的变化趋势。

2.二听

听科士达精密空调制冷机操作人员反映制冷装置的情况,听科士达精密空调压缩机各部位运行时的噪声,听制冷剂在膨胀阀里的流动声音。

科士达精密空调压缩机运行中的各种声音:开启式制冷压缩机在正常运转时,一般都会发出轻微而均匀的“嚓嚓”声或阀片轻微的“嘀嘀”声。当运转不正常时。如科士达精密空调压缩机液击时出现的声音为“嗵嗵”声,轴封的干摩擦声为“吱吱”声;机内金属撞击发出“哒哒”声,说明机内运动件有松动现象;传动带损坏后的声音为“啪啪”声,飞轮键糟配合松动的撞击为“哐哐”声。机组振动声大多为地脚螺母松动引起的。膨胀阀内制冷剂正常流动声为轻微的“咝咝”声,较响的“咝”声或断续的“咝”声都说明工作不正常。

3.三摸

摸系统管路和部件的冷热程度,变化和发热的趋势以及精密空调设备振动情况。科士达精密空调压缩机启动15min后,摸其前后端盖的温度,一般不超过30℃,若烫手则温度过高,应停机检查;摸过滤器表面温度,温度较低,甚至结露,说明它已被堵塞;摸压缩机吸、排气管,正常情况下吸气管应结露结霜,排气管应较热,否则为不正常。

4.四闻

如闻到胶皮和塑料臭味,则可肯定电线过热;如闻到刺激性氨臭,则系统有泄漏处;如润滑油有焦糊味,则油已变质。

5.五分析

运用专业的基本知识,根据以上人的感觉器官(眼、耳、鼻、手)的反映来判断,就可较易地找到故障原因,并有的放矢地去解决。

数据中心能耗问题受到越来越多的关注,数据中心机房空调耗电平均占数据中心总耗电量的40%左右,在实际应用中,超量制冷是普遍存在的问题。据有关信息统计,目前85%以上的机房存在着过度制冷的问题。国内大多数数据中心的PUE比较高,但是,局部热点所导致的数据中心故障却时有发生,局部设备运行温度超标,严重影响系统运行。由于机房局部过热,虽然机房设计容量较大,但新增设备依然无法再安装;热交换不充分,导致空调机组制冷效率低,空调能耗升高。业内专家表示,数据中心空调能耗量巨大并不是产业发展的正常结果,而是由于不合理的规划、设计和使用所造成的。

在以往的空调系统设计中,多采取集中制冷模式,将空调房间考虑成一个均匀空间,按现场最大需求量来考虑。这种模式忽视了空间各部分的需要,缺少考虑制冷效率、制冷成本的意识。目前随着科学技术的发展以及高密度大型数据中心的建设需求,人们逐渐认识到集中制冷的弊端和按需制冷的必要性。

按需制冷就是按机房内各部分热源的即时需要,将冷媒送到最贴近热源的地方。其最大的特点是制冷方式的定量化和精准化,从“房间级”制冷转变为“机柜级”制冷,最后到“芯片级”制冷。

在数据中心建设和改造工程中可以看到运营商态度的变化。从设备集采方面,运营商更加关注空调本身的节能性能与安全问题;在数据中心的设计与建设改造方面,运营商与厂商就新技术不断沟通协调,根据政策的变化,及时调整机房空调系统的技术方案。

盘点近期机房空调系统建设与改造过程中的技术变革,体现在水冷替代、气流优化、新风交换三个方面。

科士达精密空调水冷空调机组代替风冷机组

目前通信机房空调大多数采用风冷型专用空调机组,风冷型机组均为单元式机组,具有安装灵活、可靠安全的优点,但也存在性能系数较低、运行性能不稳定、受室外环境温度变化波动较大、室内外机组安装管线较短、室外机组占用大量建筑面积的缺点。

水冷或乙二醇冷却系统的内部结构与风冷式机组相同,室内空气通过蒸发器盘管循环。与风冷式不同的是,水冷机组内部安装有板式冷凝器,将实现房间热量与乙二醇溶液之间的热转换。该冷凝器内的液体作为一个二级传热媒介,被抽到远处安装的空气冷却式干冷器或冷却塔内,热量在那里最终排到大气。水冷却系统机房专用空调机组每台机组均自带制冷循环系统,并配有单独的水冷冷凝器,冷凝器置于室内机内部。所有机组的冷却水可以做成一个冷却水循环系统,由水泵提供循环动力,室外冷却水可采用开放冷却水塔和封闭干冷器两种方式。机房专用空调要求一年四季连续运行,通常采用冷却水塔的冷却方式。

从节能角度考虑,有的专用空调机组在水冷或乙二醇冷却系统的蒸发器上平行加入一个自然冷却用的盘管。在较低的室外环境温度下,通过中央控制器精确地控制阀门,自然冷却盘管将吸收室内的全部的传热量。在换季期间,环境温度将降至机房所需的温度以下,自然冷却盘管将提供预制冷以减少压缩机的运行时间,压缩机一般只需80%的输入功率,因此可以显著地节省成本。水冷节能效率、性能系数高于风冷机组。在通信机房中推广水冷型专用空调机组具有一定程度的节电降耗价值,特别是在一些中、大型项目上节能效益显著。

从建设投资方面考虑,水冷或乙二醇冷却系统不需要室内、室外机的连接铜管,只需要一组冷却水管道可以将所有的机组连接在一起,在大型数据中心系统里,工程量能相对减少,不存在室内、室外机距离限制;可以用几组较大的室外干冷器做N 1备份工作方式,在中大型数据中心占地面积相对较小,同时水循环管道不需要太厚的保温处理,节省通道空间;扩容方便,初期设计时留好接口,不需要在投入使用后需要扩容时再寻找室内、室外机通道,这些方面都可以大大减少空调设备的投资及后期维护费用。

科士达机房精密空调气流组织科学化

过去,大多数通信机房采用上送风空调系统,首先降低机房的环境温度,然后才能使机柜降温、冷却。就其效率而言,空调的能量显然有一部分消耗在降低环境温度上,而不是直接去降低设备的温度。

采用上送风方式的机房,大多数机房内气流组织混乱,冷热气流混合现象严重,导致机房制冷利用效率低下,而且局部热点问题时有发生。

据了解,目前许多数据中心机房通过“风孔下移”,对机房实施节能改造。大中型计算机及大容量的程控交换机散热量大,且集中,因此要对程控设备进行直接送风冷却。程控交换机设备的进风口一般设在其机架下侧或底部,排风口设在机架的顶部。空气通过架空活动地板由进风口进入沿机架自下而上迅速有效地使设备得到冷却。采用“全封闭冷气通道精确送风”时,送风截面积、送风温度一般情况不变,只要改变冷空气的送风风速,就可以满足不同发热量的机柜的散热要求。这样,减少了送风回路中的冷量损失,尽量靠近机架服务器区域,提高空调的工作效率,减少能耗,同时有效改善了机房出现的局部高温情况。

同时,机房设计过程中,提出了“冷热分区”概念。在未安装设备的机架处,安装挡风板(消隐板),挡风板的规格应与其上下设备严密接触,防止冷、热风短路;改变机柜位置的排列方式,由以往的同方向变为“背对背、面对面”安放,使冷热风路分离,引导冷热气流,提高了空调的制冷效率;另一方面采用改进的机柜系统,将动力和弱电线缆放置于机柜两侧的专用通道中,解决了机柜内的热量问题,同时也提高中心机房的管理性及未来的扩展空间。

新风交换节能技术

一般通信机房空间密闭,设备发热量较大,新风节能技术是一种借鉴了采暖通风中的新风机组,针对通信机房自身环境要求而设计出的集通风系统、控制(监控)系统、气流组织于一体的节能系统。利用自然冷源冷却技术实现新风节能的主要方式有二种。

自然通风新风系统:当室外空气温度较低时,直接将室外低温空气送至室内,为室内降温;当室外温度高,不足以带走室内热量时,则开启空调。该方式直接引入室外的空气,机房环境易受外界的影响。

热交换新风系统:采用隔绝换热方式,通过室内外空气的显热交换以保证机房的空气温度要求。由于室内外空气相互隔离,室内空气洁净度不受室外空气的影响。

采用新风交换节能系统后,根据不同地方的环境温度选择合适的月份与空调系统协调应用调节机房温度,可以直接降低耗电量,同时间接节约的空调维护费用。

除以上提出的主要技术变革外,更换空调的制冷剂、应用热管技术等方式都得到了重视与选择,在很大程度上提高空调的制冷效率,减少耗电量,节约系统的建设和维护投资。

随着机房基站内的服务器向低价格、小型化、高功率密度方向的发展,对空调的制冷能力带来了更多的压力和挑战。通信行业机房基站建设要采用新思维,加强新技术的跟踪和应用。从机房基站建设、设备采购开始就应着重考虑空调系统的节能。

一、科士达机房精密空调制冷设备安装工程中常见安全事故的分析

从大盘事故统计资料来看,科士达机房空调制冷设备安装中常见的安全事故有以下几类:

1.物体打击,如物体坠落、锤击、碰伤等;

2.高空坠落,如从高架、层顶上坠落等;

3.机械设备起重吊装事故引起的伤害或车祸;

4.爆炸或坍塌,如脚手架坍塌、庞力容器超压爆炸事故;

5.机房空调制冷剂泄漏引起中毒、窒息事故;

6.电、气体引起的灼伤或烫伤;

7.火灾、冻伤、触电和中暑等事故。

二、科士达机房精密空调安装工程中安全事故的原因分析

事故的发生都事先有征兆,绝不是偶然的,其主要原因有:

1.管理混乱、纪律松弛、有章不循、无章可循;

2.从业人员缺乏安全教育和技术培训:

3.缺乏安全技术措施和缺乏现场定期的安全检查;

4.忽视劳动保护和劳动条件的改善;

5.机房空调设备年久失修、带病运转与超负荷运转。

科士达机房精密空调具有除湿功能,具体是通过湿度控制器实现的。机房空调湿度控制器的种类很多,如干湿球湿度控制器,毛发、尼龙薄膜湿度调节器,氯化锂湿度调节器等等。

1.科士达机房精密空调干湿球湿度控制器

通常将干湿球信号发送器与相对湿度比例积分调节器配套使用,组成机房空调干湿球湿度控制器,机房空调干湿球湿度的测量,采用镍电阻或铂电阻,并装有专用小风扇。

科士达机房精密空调干湿球湿度控制器的安全使用与维护要求有如下几点:

(1)湿球温度计所用的小水瓶应经常添加水。

(2)湿球上的纱布为脱脂纱布,当纱布呈黄色、发硬时应更换。

(3)空气流速应在2.5~4m/s,保证其热交换。

(4)要远离热源和防止辐射对它的影响。

(5)干湿球温度计在低温时相对误差增大,因为温度降低时,干湿球温差显著减少,为了防止湿球温度计纱布套结冰,可以在蒸馏水中加入甲醛(福尔马林)水溶液,这样就可在-35℃以上使用。

2.科士达机房精密空调毛发、尼龙薄膜湿度调节器

利用毛发(或尼龙薄片)在空气相对湿度变化时形成的位移变化,去移动气动调节器的喷嘴挡板组件,和给定值信号比较后转换成压力信号,经放大后去推动气动执行机构,就形成了气动毛发式(或尼龙薄膜)湿度调节器,如用滑线电阻,取出电压信号经放大推动电动执行机构,就成为电动毛发式(或尼龙膜片)湿度调节器。

为了确定空调机的容量,以满足机房温度、湿度、洁净度和送风速度的要求(简称四度要求)。必须首先计算机房的热负荷。

机房的热负荷主要来自两个方面:

其一是机房内部产生的热量,它包括:室内计算机及外部设备的发热量,机房辅助设施和机房设备的发热量(电热、蒸气水温及其它发热体)。这些发热量显热大、潜热小;

照明发热(显热);

工作人员的发热(显热小、潜热大);

由于水分蒸发、凝结产生的热量(潜热)。

其二是机房外部产生的热量,它包括:

传导热。通过建筑物本体侵入的热量,如从墙壁、屋顶、隔断和地面传入机房的热量(显热);

放射热(也称辐射热)。由于太阳照射从玻璃窗直接进入房间的热量(显热);

对流产生的热量。从门窗等缝隙侵入的高温室外空气(也包含水蒸气)所产生的热量(显热、潜热);

为了使室内工作人员减少疲劳和有利于人体健康而引入的新鲜空气所产生的热量(包括显热和潜热)。

总之,人体放出的热量、缝隙风侵入的热量和换气带进的热量,不仅使室温升高,也会增加室内的含湿量,因此需要除湿。这部分热负荷称为潜热负荷,而机房内所有设备散发的热量只是室内的温度升高,这种热负荷称为显热负荷。与一般宾馆、办公室、会议室等潜热占有相当大比例所不同的是,计算机、程控机机房内的热负荷是以显热负荷为主。因此对于热负荷状况不同的场合应选用不同类型的空调机。通常用显热比(SFH)作为空调机的重要指标。

概略计算(也称为估算)

在机房初始设计阶段,为了较快的选定空调机的容量,可采用此方法,即以单位面积所需冷量进行估算。

计算机房(包括程控交换机房):

楼层较高时,250~300kcal/m2h

楼层较低时,150~250kcal/m2h (根据设备的密度作适当的增减)

办公室(值班室):90kcal/m2h

简易热负荷计算

计算机房空调负荷,主要来自计算机设备、外部设备及机房设备的发热量,大约占总热量的80%以上,其次是照明热、传导热、辐射热等,这几项计算方法与一般空调房间负荷计算相同。计算机制造商,一般能提供设备发热量的具体数值。否则根据计算机的耗电量计算其发热量。

a. 外部设备发热量计算

Q=860N¢(kcal/h)

式中:N:用电量(kW); ¢:同时使用系数(0.2~0.5); 860:功的热当量,即l kW电能全部转化为热能所产生的热量。

b. 主机发热量计算 Q=860× P× h 1×h 2 ×h 3

式中,P:总功率(kW);

h 1:同时使用系数;

h 2:利用系数;

h 3:负荷工作均匀系数。

机房内各种设备的总功率,应以机房内设备的最大功耗为准,但这些功耗并未全部转换成热量,因此,必须用以上三种系数来修正,这些系数又与计算机的系统结构、功能、用途、工作状态及所用电子元件有关。总系数一般取0.6~0.8之间为好

c. 照明设备热负荷计算

机房照明设备的耗电量,一部分变成光,一部分变成热。变成光的部分也因被建筑物和设备等所吸收而变成热。照明设备的热负荷计算如下:

Q=C×P kcal/h

式中, P:照明设备的标称额定输出功率(W);

C:每输出l W的热量(kcal/h W),通常自炽灯0.86,日光灯1.0。

d. 人体发热量

人体内的热是通过皮肤和呼吸器官放出来的,这种热因含有水蒸汽,其热负荷应是显热和潜热负荷之和。

人体发出的热随工作状态而异。机房中工作人员可按轻体力工作处理。当室温为24℃时,其显热负荷为56cal,潜热负荷为46cal;当室温为21℃时,其显热负荷为65cal,潜热负荷为37ca1。在两种情况下,其总热负荷均为102cal。

e. 围护结构的传导热

通过机房屋顶、墙壁、隔断等围护结构进入机房的传导热是一个与季节、时间、地理位置和太阳的照射角度等有关的量。因此,要准确地求出这样的量是很复杂的问题。

当室内外空气温度保持一定的稳定状态时,由平面形状墙壁传入机房的热量可按下式计算:

Q=KF(t1-t2) kcal/h

式中, K:围护结构的导热系数(kcal/m2h℃);

F:围护结构面积(m2);

t1:机房内温度(℃);

t2:机房外的计算温度(℃)。

当计算不与室外空气直接接触的围护结构如隔断等时,室内外计算温度差应乘以修正系数,其值通常取0.4~0.7。常用材料导热系数如下表所示:

材料 导热系数 (kcal/m2h℃) 材料 导热系数 (kcal/m2h℃)

普通混凝土 1.4~1.5 石膏板 0.2

轻型混凝土 0.5~0.7 石棉水泥板 1

砂浆 1.3 软质纤维板 0.15

熟石膏 0.5 玻璃纤维 0.03

砖 1.1 镀锌钢板 38

玻璃 0.7 铝板 180

木材 0.1~0.25

f. 从玻璃透入的太阳辐射热

当玻璃受阳光照射时,一部分被反射、一部分被玻璃吸收,剩下透过玻璃射入机房转化为热。被玻璃吸收的热使玻璃温度升高,其中一部分通过对流进入机房也成为热负荷。

透过玻璃进入室内的热量可按下式计算:

Q=KFq (kcal/h )

式中, K:太阳辐射热的透入系数;

F:玻璃窗的面积(m2);

q:透过玻璃窗进入的太阳辐射热强度(kcal/m2h)。

透入系数K值取决于窗户的种类,通常取0.36~0.4。

太阳辐射热强度q随纬度、季节和时间而不同,又随太阳照射角度而变化。具体数值请参考当地气象资料。

g. 换气及室外侵入的热负荷

为了给在计算机房内工作人员不断补充新鲜空气,以及用换气来维持机房的正压,需要通过空调设备的新风口向机房送入室外的新鲜空气,这些新鲜空气也将成为热负荷。 通过门、窗缝隙和开关而侵入的室外空气量,随机房的密封程度,人的出入次数和室外的风速而改变。这种热负荷通常都很小,如需要,可将其拆算为房间的换气量来确定热负荷。

h. 其它热负荷

在机房中,除上述热负荷外,在工作中使用示被器、电烙铁、吸尘器等都将成为热负荷。由于这些设备的功耗一般都较小,可粗略按其额定输入功率与功的热当量之积来计算。 此外,机房内使用大量的传输电缆,也是发热体。其计算如下:

Q=860 Pl (kcal/h)

式中, 860:功的热当量(kca1/h);

P:每米电缆的功耗(W); l:电缆的长度(m)。

总之,机房热负荷应由上述a—h各项热负荷之和来确定。



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