單元式空調(diào)系統(tǒng)解決方案
工作原理
單元式空調(diào)系統(tǒng)是目前數(shù)據(jù)中心廣泛使用的一種制冷與空調(diào)方案，它的特點(diǎn)是由室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)組成，單個(gè)系統(tǒng)本身自帶1~2套壓縮機(jī)直接蒸發(fā)式制冷系統(tǒng)，無(wú)需其他系統(tǒng)提供冷源，機(jī)房電子設(shè)備的發(fā)熱由機(jī)房專用空調(diào)室內(nèi)機(jī)吸收，再通過(guò)該機(jī)房專用機(jī)的室外裝置將熱量排向大氣，又會(huì)根據(jù)冷凝器與大氣環(huán)境換熱的方式不同，分為風(fēng)冷型系統(tǒng)和水冷型系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，也可以配置自然冷卻節(jié)能裝置。
風(fēng)冷型單元式空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)
目前大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心都采用風(fēng)冷型單元式空調(diào)制冷方案，這種解決方案具有制冷設(shè)備配置簡(jiǎn)單、方便，安裝與施工周期短、總體設(shè)備投資小、維護(hù)簡(jiǎn)單方便、無(wú)水系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，它配置獨(dú)立的室外風(fēng)冷冷凝器，自帶冷源，適合無(wú)冷卻水和冷凍水的場(chǎng)合。
但風(fēng)冷系統(tǒng)對(duì)于室外機(jī)的安裝位置要求較高，由于機(jī)房空調(diào)壓縮機(jī)安裝在室內(nèi)機(jī)部分，所以應(yīng)盡量避免負(fù)高差（即室外機(jī)低于室內(nèi)機(jī)），因?yàn)樨?fù)高差會(huì)嚴(yán)重影響壓縮機(jī)的回油，如果回油不暢會(huì)造成壓縮機(jī)燒毀等惡性事故，另外，室外機(jī)與室內(nèi)機(jī)的正高差也不能過(guò)大，過(guò)大的高差會(huì)造成系統(tǒng)制冷能力的嚴(yán)重衰減，如果管路過(guò)長(zhǎng)，阻力過(guò)大還會(huì)引起壓縮機(jī)過(guò)載從而損壞壓縮機(jī)。
而風(fēng)冷型單元式機(jī)房專用機(jī)組由于多種原因（例如：機(jī)房面積大、機(jī)房位于大樓的中央、大樓外墻不便于安裝室外機(jī)等），特別是改造與增容項(xiàng)目之中，又經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)距離與高落差的安裝情況。此時(shí)，應(yīng)針對(duì)各種不同的安裝現(xiàn)場(chǎng)情況，有針對(duì)性地采取正確的管路設(shè)計(jì)方法，為此，阿爾西集團(tuán)結(jié)合多年的工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出了一整套行之有效的解決方案，并申請(qǐng)了專利。
阿爾西長(zhǎng)距離高落差解決方案
室外機(jī)安裝時(shí)會(huì)遇到的極端情況無(wú)非就正高差和負(fù)高差兩種，針對(duì)這兩種情況，阿爾西集團(tuán)分別給出了相應(yīng)的解決方案：
室外機(jī)在高位時(shí)的管路連接方式圖
圖注：
1、空調(diào)機(jī)組；
2、遠(yuǎn)地安裝風(fēng)冷冷凝器；
3、排氣管路；
4、液體管路；
5、存油彎，在上長(zhǎng)管路中一般每隔5m安裝一個(gè)；
6、附加儲(chǔ)液器，安裝于空調(diào)機(jī)外部，帶維護(hù)閥門及安全閥，當(dāng)制冷劑管路長(zhǎng)度大于25~30m時(shí)安裝；
7、液體管路電磁閥，當(dāng)制冷劑管路長(zhǎng)于10m時(shí)，安裝該部件。
當(dāng)管路直徑加大時(shí)，有助于降低制冷管路的阻力，保證制冷性能，不過(guò)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(shí)要小心，一般來(lái)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(nèi)外機(jī)之間高差過(guò)大(例如：30米，甚到50米以上)時(shí)如何處理？一種解決方案是改用水冷式機(jī)組來(lái)避免回油問(wèn)題。然而也會(huì)遇到無(wú)法安裝水冷式機(jī)組的情況，這時(shí)可以考慮安裝“油分離器”的解決方案，參見下圖：
實(shí)際上，安裝了油分離器后，有時(shí)仍不能完全解決回油問(wèn)題，還需要采取一些其它的措施，需要考慮一系列非常細(xì)節(jié)的方面，并采取相應(yīng)的解決方案。受篇幅所限，在此不做詳述。
室外機(jī)在低位時(shí)的管路安裝方式圖
圖注：
1、空調(diào)機(jī)；
2、遠(yuǎn)置式風(fēng)冷冷凝器；
3、排氣管路；
4、液體管路；
5、止回閥；
6、安裝于機(jī)器外部的附加儲(chǔ)液器，帶維護(hù)閥門及安全閥，該閥門應(yīng)盡可能靠近空調(diào)機(jī)組；
7、液體管電磁閥，當(dāng)管路連接長(zhǎng)度超過(guò)10米時(shí)選用。
圖中，安裝儲(chǔ)液器的目的，是為了使制冷劑在進(jìn)入膨脹閥之前可能出現(xiàn)的氣體收集在儲(chǔ)液器的上部。另外還有一個(gè)目的就是，當(dāng)室外機(jī)過(guò)低時(shí)，壓縮機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，由于制冷劑液體處于低位，在上升管路中沒(méi)有液體，因此液體到達(dá)膨脹閥前，制冷系統(tǒng)低壓側(cè)會(huì)出現(xiàn)短時(shí)的低壓運(yùn)行情況，安裝該儲(chǔ)液器后，即可避免這種現(xiàn)象發(fā)生。
一般來(lái)講，室外機(jī)的安裝位置與室內(nèi)機(jī)相比低得不是很多(4米以內(nèi))時(shí)，不需采取特別的處理措施，超過(guò)5米時(shí)，應(yīng)小心，特別是當(dāng)水平管路較長(zhǎng)時(shí)。保險(xiǎn)起見，應(yīng)經(jīng)過(guò)計(jì)算后確認(rèn)。當(dāng)上升管路的壓力降(可按每米0.09bar計(jì)算)與液體管路總阻力之和大于1bar時(shí)，必須加儲(chǔ)液器。不過(guò)，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(guò)冷度較大并且機(jī)器內(nèi)部的儲(chǔ)液器容積足夠大時(shí)，也可以不安裝附加儲(chǔ)液器。
水冷型單元式空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)
誠(chéng)如以上風(fēng)冷型單元式空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)中介紹，當(dāng)室內(nèi)外機(jī)之間高差過(guò)大(例如：30米，甚到50米以上)時(shí)，在滿足冷卻水系統(tǒng)安裝條件的前提下，阿爾西集團(tuán)提出了另一種解決方案，可以通過(guò)風(fēng)冷型改水冷型機(jī)組來(lái)解決壓縮機(jī)回油困難的問(wèn)題，另外，當(dāng)室外環(huán)境溫度超過(guò)35℃時(shí)，水冷冷凝效果要由于風(fēng)冷冷凝，一般說(shuō)來(lái)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)整機(jī)能效比會(huì)有5~10%的提高，而且在高緯度地區(qū)，如三北地區(qū)，在室外溫度較低時(shí)，如低于5℃時(shí)，可以通過(guò)增加室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管末端，利用冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行自然冷卻，減少原有機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)壓縮機(jī)工作時(shí)間，減少故障率，降低制冷系統(tǒng)總能耗，較風(fēng)冷型單元式空調(diào)系統(tǒng)會(huì)有10~30%能耗的節(jié)省。
水冷型較風(fēng)冷型來(lái)說(shuō)，在系統(tǒng)方面更加復(fù)雜，對(duì)冷卻水水質(zhì)要求較高，需要定期維護(hù)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(diǎn)是體積小、換熱密度大，可以直接安裝在機(jī)房空調(diào)室內(nèi)機(jī)內(nèi)部，但維護(hù)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(jī)房空調(diào)室內(nèi)機(jī)外部，但維護(hù)較為方便，可以通過(guò)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(duì)于防水要求較高的機(jī)房可以通過(guò)集中安裝在其他房間實(shí)現(xiàn)冷卻水與機(jī)房的隔離。
另外，阿爾西集團(tuán)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(wú)級(jí)風(fēng)量調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)，主要用于水冷型機(jī)房專用空調(diào)代替冷卻塔對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行冷卻降溫?？杀３掷鋮s水系統(tǒng)內(nèi)的水質(zhì)清潔，避免在使用冷卻塔的情況下因清潔保養(yǎng)不及時(shí)在板式冷凝器內(nèi)形成臟堵或積存過(guò)多的污垢，從而降低冷凝器的散熱效果，影響機(jī)房專用空調(diào)機(jī)組的正常運(yùn)行。