机房专用空调冷凝水量及加湿量相关计算分析

        中铁上海设计院集团有限公司  200070         摘要：电子设备需要在一定的温湿度范围内才能安全正常工作，因此，相关设计规范要求对于电子信息机房需采用机房专用空调进行温湿度的控制。机房空调为保证室内湿度，往往需要对机组进行补水，同时机房空调在制冷过程中会产生冷凝水并排放掉，本文就机组产生的冷凝水量是否满足机房补水需求进行计算分析，为冷凝水回收利用提供参考。         关键词：机房空调；冷凝水量；加湿量；计算分析         Abstract：The electronic equipment needs to be in a certain range of temperature and humidity in order to work safely and normally，therefore，the relevant design specification requirements for the electronic information room need to use special air-conditioning room temperature and humidity control. In order to ensure indoor humidity，the air conditioner in the machine room often needs to replenish water to the unit. Meanwhile，the air conditioner in the machine room will produce condensed water during the refrigeration process and discharge it. This paper calculates and analyzes whether the condensed water generated by the unit can meet the water replenishment demand of the machine room，so as to provide reference for the recovery and utilization of condensed water.         电子设备的安全正常运营对环境湿度要求较高，当环境湿度过低时，容易产生静电，干扰电子线路，当环境湿度过高时，容易引起凝水、漏泄、通路漏电等等系列问题，因此电子信息机房对湿度的范围要求较舒适性空调高，一般相对湿度应控制在40%~55%之间。在设计中一般采用机房专用空调满足电子信息机房的温湿度要求，机房专用空调在工作中为控制房间湿度往往需要加湿补水，但实际工程中不可避免会有补水困难或无补水条件的情况，此时，采用机组冷凝水补水成为选择之一。本文对机房专用空调冷凝水量进行计算分析，为冷凝水的回收利用提供参考。         1 机房专用空调空调区域湿量平衡分析         1.1 机房专用空调空气处理过程及冷凝水量         空调机组空气处理过程如图1-1所示，回风N经表冷器冷却除湿至机器露点L（此即为机组产生冷凝水的过程），再经等温加湿至状态点S并送入房间，同时，室外空气W经门缝等渗透进入房间并与室内空气混合达到状态点C，机组送风状态点S与状态点C混合达到等效送风点O，消除室内负荷。                                     a）夏季工况                                     b）冬季工况         图1-1  机房专用空调空气处理过程h-d图         根据图1-1，空气流经空调表冷器时析出的水量即为空调机组产生的冷凝水（N-L过程），因此，冷凝水量可通过式1-1得到。                  （1-1）         式中：

        1.2 空调区域湿量平衡关系         影响空间区域内含湿量的因素主要包括：空调加湿、空调冷凝水、门窗缝渗透湿量（当室外含湿量大于室内含湿量时，空调区域加湿为正；反之除湿为负）、空调区域内人员散湿量。假设房间温度恒定，相对湿度维持在一个稳定的值时，以上四个因素引起房含湿量的变化应为0，即：         空调冷凝水量（W）=加湿器加湿量（M1）+门窗渗透湿量（M2）+人员散湿量（M3）。         数据机房气密性很好，门窗缝的渗透量基本可以忽略，此处门窗渗透湿量主要来自于巡检人员进出机房时开门引入的室外空气，同时，数据中心值班人间正常情况在专用值班室，电子设备房间基本无人，人员散湿量主要来自于巡检人员进入室内巡视时的散湿量，综上：                      （1-2）                       （1-3）         式中：

        2 不同气候区域冷凝水量与加湿量分析         2.1 气候分区         根据《建筑气候区划标准》（GB50178—93），将全国划分为七个一级分区，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ区。本文分别选取7个以及分区中的典型城市进行分析，分别为哈尔滨、长春、沈阳、济南、北京、太原、上海、武汉、成都、广州、南宁、昆明、贵阳、拉萨和乌鲁木齐共15座城市。         2.2 各城市夏季、冬季机房专用空调冷凝水量及加湿量         根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012），得到各城市夏季室外干球温度、湿球温度，冬季室外干球温度、相对湿度，以此查h-d图，可得到室外空气含湿量。根据《实用供热空调设计手册》估算门窗渗透风量及人员散湿量。以风量为10000m³/h的机房专用空调为例，相关参数代入式1-1~3及湿量平衡关系式中，可得到各城市夏、冬两季的冷凝水量及加湿量，如表2-1~2所示。                                                                           表2-1  夏季冷凝水量和加湿水量

                                                                          表2-1 夏季冷凝水量和加湿水量

        2.3 计算分析         如图2-1所示，夏季绝大多数地区冷凝水量大于加湿量，可满足加湿需求，少数处于西北、西南地区的寒冷地区和部分温和地区加湿量大于冷凝水量，需要补水。经对比，当室外空气含湿量远大于室内含湿量时方可冷凝水方可满足加湿量的需求。         如图2-2所示，冬季地区的冷凝水量均小于加湿量，无法满足加湿需求，需进行额外补水。           图2-1 夏季各地冷凝水与加湿量对比图           图2-2 冬季各地冷凝水与加湿量对比图         3 结论及建议         1）各地机房加湿需求量不同，设计机房专用空调系统时，应进行湿负荷计算，以此为据确定机房专用空调的加湿量。         2）全国除少数室外空气含水量低的处于西北、西南寒冷地区和部分温和地区外的地方，夏季绝大多数地区冷凝水量能满足加湿需求，存在冷凝水循环补水的可行性。         参考文献：         [1]GB50736-2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2012.         [2]GB50178—93 建筑气候区划标准.1993.         [3]陆耀庆.实用供热空调设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2008.