AHU風(fēng)墻空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行模式

數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)部溫濕度環(huán)境的控制要依靠室內(nèi)空調(diào)末端得以實(shí)現(xiàn)，機(jī)房空調(diào)具有高效率、高顯熱比、高可靠性和靈活性的特點(diǎn)，能滿足數(shù)據(jù)中心機(jī)房日益增加的服務(wù)器散熱、濕度恒定控制、空氣過濾及其他方面的要求。

隨著不同地域PUE的嚴(yán)苛要求以及高密度服務(wù)器的廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心新型的冷卻方式被越來越開發(fā)及使用。風(fēng)墻作為其中一種節(jié)能氣流組織形式被越來越多的暖通設(shè)計(jì)師采用。

1.AHU風(fēng)墻空調(diào)系統(tǒng)組成

AHU（AirHandle Unit） 組合式空調(diào)箱:主要是抽取室內(nèi)空氣(returnair) 和部分新風(fēng)以控制出風(fēng)溫度和風(fēng)量來并維持室內(nèi)溫度。AHU機(jī)組組成如下圖所示。機(jī)組主要由框架、兩到多組冷凍水盤管、室內(nèi)EC風(fēng)機(jī)、電磁兩通調(diào)節(jié)閥、控制系統(tǒng)、進(jìn)出風(fēng)溫濕度傳感器、室外新風(fēng)溫濕度傳感器、室外新風(fēng)調(diào)節(jié)閥、室內(nèi)回風(fēng)調(diào)節(jié)閥、加濕系統(tǒng)、冷凍水管路等組成。

2. 運(yùn)行原理

2.1 AHU風(fēng)墻空調(diào)本體兩種運(yùn)行模式

第一種模式為內(nèi)循環(huán)模式，AHU機(jī)組放置在空調(diào)機(jī)房，側(cè)送風(fēng)至主機(jī)房，冷卻IT服務(wù)器，熱排風(fēng)經(jīng)熱通道頂部設(shè)置的回風(fēng)口進(jìn)入吊頂靜壓箱，回至空調(diào)機(jī)組。每臺(tái)AHU機(jī)組配有空氣過濾段，多個(gè)冷凍水盤管，多個(gè)EC風(fēng)機(jī)，控制單元。

第二種運(yùn)行模式為風(fēng)側(cè)自然冷卻模式，AHU機(jī)組放置在空調(diào)機(jī)房，側(cè)送風(fēng)至主機(jī)房，冷卻IT服務(wù)器，熱排風(fēng)經(jīng)熱通道頂部設(shè)置的回風(fēng)口進(jìn)入吊頂靜壓箱，根據(jù)室外空氣焓值（溫度、濕度計(jì)算得出）控制新風(fēng)、回風(fēng)、排風(fēng)的比例，充分利用室外新風(fēng)，節(jié)約能源。

2.2 AHU風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制邏輯

送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制主要依據(jù)是AHU回風(fēng)溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)速，當(dāng)控制器檢測(cè)到回風(fēng)溫度升高后，控制器將發(fā)指令讓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高，同時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)到的送風(fēng)靜壓值異常時(shí)可直接停止風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)?？照{(diào)檢測(cè)到的實(shí)際的回風(fēng)溫度與設(shè)定的回風(fēng)溫度的差值作為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的依據(jù)。

2.3 AHU電磁兩通閥控制邏輯

冷凍水流量控制主要依據(jù)為空調(diào)的送風(fēng)溫度，當(dāng)送風(fēng)溫度高于送風(fēng)溫度設(shè)定值時(shí)增大水流量；當(dāng)送風(fēng)溫度低于送風(fēng)溫度設(shè)定值時(shí)減小水流量；冷凍水流量的控制也可以設(shè)為依據(jù)遠(yuǎn)程IT機(jī)房的溫度值控制。

2.4 AHU房間級(jí)運(yùn)行模式

對(duì)應(yīng)的控制點(diǎn)焓濕圖

圖6 AHU控制點(diǎn)焓濕圖

3.產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用

（1）AHU風(fēng)墻空調(diào)適用于無高架地板、熱通道封閉機(jī)房。

（2）AHU風(fēng)墻空調(diào)適用于全年溫度較低、室外空氣質(zhì)量較好的區(qū)域。

（3）AHU風(fēng)墻空調(diào)改變傳統(tǒng)氣流組織形式，風(fēng)機(jī)矩陣式風(fēng)墻送風(fēng)，可充分利用室外低溫低濕空氣給機(jī)房降溫，降低數(shù)據(jù)中心PUE。

4.詳細(xì)介紹

4.1常見風(fēng)墻氣流組織架構(gòu)

不同的空調(diào)機(jī)組在數(shù)據(jù)中心中可實(shí)現(xiàn)不同形式的風(fēng)墻氣流組織。下送上回精密空調(diào)機(jī)組是目前數(shù)據(jù)中心常用的空調(diào)機(jī)組，為了實(shí)現(xiàn)無高架地板側(cè)墻送風(fēng)的氣流組織，山西陽泉的某IDC企業(yè)將配有下沉式風(fēng)機(jī)模塊的下送上回精密空調(diào)機(jī)組緊貼并背對(duì)空調(diào)機(jī)房與數(shù)據(jù)機(jī)房之間的隔墻，風(fēng)機(jī)模塊后出風(fēng)，隔墻下部?jī)H空調(diào)風(fēng)機(jī)模塊出風(fēng)處鏤空，服務(wù)器機(jī)柜熱通封閉，服務(wù)器排風(fēng)進(jìn)入封閉吊頂后通過回風(fēng)格柵回至空調(diào)機(jī)組，整個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)房為冷池，該氣流組織示意圖如圖2（a）所示。

由于下沉式風(fēng)機(jī)模塊的高度僅為515 mm，而機(jī)柜的高度通常不低于2 000 mm，該方式在高度上尚未真正形成側(cè)墻水平送風(fēng)方式。為了改善上述情況，上海某IDC企業(yè)在張北及杭州的某些數(shù)據(jù)中心采用如圖2（b）所示的方式，大致架構(gòu)沒有太大變化，但是其將空調(diào)機(jī)組整體架高，并將機(jī)組移離隔墻一些距離，利用這些空間布置出風(fēng)風(fēng)道，可以確保側(cè)墻上出風(fēng)的送風(fēng)高度與機(jī)柜高度基本一致。

上述2種方式中機(jī)組的進(jìn)出風(fēng)氣流方向與機(jī)房氣流方向垂直，氣流在機(jī)組內(nèi)部狹小空調(diào)轉(zhuǎn)向，風(fēng)機(jī)功率相對(duì)偏高。為了理順氣流方向，進(jìn)一步降低風(fēng)機(jī)功耗，近幾年，業(yè)界內(nèi)越來越多采用臥式空調(diào)箱機(jī)組實(shí)現(xiàn)風(fēng)墻出風(fēng)，如圖2（c）所示，空調(diào)箱的出風(fēng)方向與數(shù)據(jù)機(jī)房氣流一致，出風(fēng)口高度也與機(jī)柜一致，這種臥式空調(diào)箱機(jī)組也常常被稱為風(fēng)墻空調(diào)箱。另外，側(cè)墻送風(fēng)的間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)箱也可以實(shí)現(xiàn)如圖2（d）所示的風(fēng)墻氣流組織。

(a) 下送風(fēng)精密空調(diào)風(fēng)機(jī)模塊側(cè)出風(fēng)風(fēng)墻

(b) 下送風(fēng)精密空調(diào)優(yōu)化風(fēng)機(jī)模塊出風(fēng)風(fēng)墻

(c) 風(fēng)墻空調(diào)箱風(fēng)墻

(d) 間接蒸發(fā)冷卻空調(diào)箱風(fēng)墻

圖2不同空調(diào)機(jī)組的風(fēng)墻氣流組織形式

4.2數(shù)據(jù)中心風(fēng)墻空調(diào)箱機(jī)組

數(shù)據(jù)中心風(fēng)墻空調(diào)箱機(jī)組通常由回風(fēng)濾網(wǎng)段、風(fēng)機(jī)段、盤管段及出風(fēng)段等功能模塊組成，可采用機(jī)械壓縮制冷、冷凍水及直接蒸發(fā)制冷等多種制冷方式。如圖3所示，依據(jù)風(fēng)機(jī)與盤管位置的差異，分為壓出式及吸入式風(fēng)墻空調(diào)箱。風(fēng)機(jī)放置在盤管段的前面稱為壓出式，反之稱為吸入式。

圖3壓出式及吸入式風(fēng)墻空調(diào)箱結(jié)構(gòu)示意圖

壓出式與吸入式的性能差異如表1所示，由表1可以看出，除機(jī)組尺寸稍長(zhǎng)外，壓出式具有更優(yōu)的綜合性能，在具體項(xiàng)目上可以依據(jù)實(shí)際情況取舍，而且目前該類空調(diào)箱均為各個(gè)廠家的非標(biāo)定制產(chǎn)品。

表1 壓出式與吸入式風(fēng)墻空調(diào)箱性能差異

作為數(shù)據(jù)中心的新型空調(diào)機(jī)組，風(fēng)墻空調(diào)箱機(jī)組與下送風(fēng)精密空調(diào)機(jī)組的性能差異如表2所示，由表2可以看出，風(fēng)墻空調(diào)箱機(jī)組單位寬度制冷量顯著優(yōu)于下送風(fēng)精密空調(diào)機(jī)組，無高架地板需求，對(duì)于高熱密度數(shù)據(jù)中心具有更好的適用性。

表2風(fēng)墻空調(diào)箱機(jī)組與下送風(fēng)精密空調(diào)機(jī)組的性能差異

4.3風(fēng)墻空調(diào)箱風(fēng)墻氣流組織的優(yōu)勢(shì)

風(fēng)墻空調(diào)箱風(fēng)墻送風(fēng)與常規(guī)的高架地板下送風(fēng)氣流組織的性能對(duì)比如表3所示。由表3可以看出，風(fēng)墻空調(diào)箱風(fēng)墻送風(fēng)具有更加優(yōu)良的綜合性能。

表3風(fēng)墻空調(diào)箱風(fēng)墻送風(fēng)與高架地板下送風(fēng)氣流組織性能對(duì)比