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一般來說空調機的制冷過程為：壓縮機將經過蒸發(fā)器后吸收了熱能的制冷劑氣體壓縮成高壓氣體，然后送到室外機的冷凝器；冷凝器將高溫高壓氣體的熱能通過風扇向周圍空氣中釋放，使高溫高壓的氣體制冷劑重新凝結成液體，然后送到膨脹閥；膨脹閥將冷凝器管道送來的液體制冷劑降溫后變成液、氣混合態(tài)的制冷劑，然后送到蒸發(fā)器回路中去；蒸發(fā)器將液、氣混合態(tài)的制冷劑通過吸收機房環(huán)境中的熱量重新蒸發(fā)成氣態(tài)制冷劑，然后又送回到壓縮機，重復前面的過程。
一、蒸氣壓縮式制冷原理
蒸氣制冷是利用某些低沸點的液態(tài)制冷劑在不同壓力下汽化時吸熱的性質來實現人工制冷的。
在制冷技術中，蒸發(fā)是指液態(tài)制冷劑達到沸騰時變成氣態(tài)的過程。液態(tài)變成氣態(tài)必須從外界吸收熱能才能實現，因此是吸熱過程，液態(tài)制冷劑蒸發(fā)汽化時的溫度叫做蒸發(fā)溫度，凝結是指蒸汽冷卻到等于或低于飽和溫度，使蒸汽轉化為液態(tài)。
在日常生活中，我們能夠觀察到許多蒸發(fā)吸熱的現象。比如，我們在身上擦一些酒精，酒精很快蒸發(fā)，這時我們感到擦酒精部分反應很涼。又如常用的制冷劑氟利昂R-22液體噴灑在物體上時，我們會看到物體表面很快結上一層白霜，這是因為R-22的液體噴到物體表面立即吸熱，使物體表面溫度迅速下降（當然這是不實用的制冷方法，因為制冷劑R-22不能回收和循環(huán)使用）。
蒸氣壓縮式制冷是利用液態(tài)制冷劑汽化時吸熱，蒸汽凝結時放熱的原理進行制冷的。
二、制冷循環(huán)
壓縮機是保證制冷的動力，利用壓縮機增加系統(tǒng)內制冷劑的壓力，使制冷劑在制冷系統(tǒng)內循環(huán)，達到制冷目的。開始壓縮機吸入蒸發(fā)制冷后的低溫低壓制冷劑氣體，然后壓縮成高溫高壓氣體送冷凝器；高壓高溫氣體經冷凝器冷卻后使氣體冷凝變?yōu)槌馗邏阂后w；當常溫高壓液體流入熱力膨脹閥，經節(jié)流成低溫低壓的濕蒸氣，流入蒸發(fā)器，從周圍物體吸熱，經過風道系統(tǒng)使空調房間溫度冷卻下來，蒸發(fā)后的制冷劑回到壓縮機中，又重復下一個制冷循環(huán)，從而實現制冷目的。
三、制冷劑在制冷系統(tǒng)中狀態(tài)
從壓縮機出口經冷凝器到膨脹閥前這一段稱為制冷系統(tǒng)高壓側；這一段的壓力等于冷凝溫度下制冷劑的飽和壓力。高壓側的特點是：制冷劑向周圍環(huán)境放熱被冷凝為液體，制冷劑流出冷凝器時，溫度降低變?yōu)檫^冷液體。
從膨脹閥出口到進入壓縮機的回氣這一段稱為制冷系統(tǒng)的低壓側，其壓力等蒸發(fā)器內蒸發(fā)溫度的飽和壓力。制冷劑的低壓側段先呈濕蒸氣狀態(tài)，在蒸發(fā)器內吸熱后制冷劑由濕蒸氣逐漸變?yōu)槠麘B(tài)制冷劑。到了蒸發(fā)器的出口，制冷劑的溫度回升為過熱氣體狀態(tài)。過冷液態(tài)制冷劑通過膨脹閥時，由于節(jié)流作用，由高壓降低到低壓（但不消耗功、外界沒有熱交換）；同時有少部分液態(tài)制冷劑汽化，溫度隨之降低，這種低壓低溫制冷劑進入蒸發(fā)器后蒸發(fā)（汽化）吸熱。低溫低壓的氣態(tài)制冷劑被吸入壓縮機，并通過壓縮機進入下一個制冷循環(huán)。
四、制冷量
在制冷循環(huán)中，循環(huán)流動的每千克制冷劑從被冷卻物體吸收的熱量叫做單位重量制冷量，用符號q表示，單位是大卡，單位重量制冷量是表示制冷循環(huán)的一個特殊參數，這由制冷劑的性質，循環(huán)溫度等條件決定，蒸發(fā)溫度越低，冷凝溫度越高，其值越小，反之越大。制冷裝置的產冷量是單位時間內從被冷卻物體吸收并在冷凝器中放掉的熱量，用符號Q表示，單位是大卡。Q值的大小等于制冷劑重量流量G與單位重量制冷量q的乘積，即：Q＝G·q 。
在實際工作中，有時為了方便的獲得制冷量的粗略計算也過下式計算Q＝L·(t2－t1) ，式中L循環(huán)風量，(t2 －t1)為進出風溫差。
五、制冷劑
制冷劑是進行制冷循環(huán)的工作物質。
（一）對制冷劑的要求
理想的制冷劑要求化學性質是無毒、無刺激性氣味、對金屬腐蝕作用小、與潤滑油不起化學反應，不易燃燒、不易爆炸、并且要求制冷劑有良好的熱力學性質，即在大氣壓力下它在蒸發(fā)器內的蒸發(fā)溫度要低、蒸發(fā)壓力最好與大氣壓相近；制冷劑在冷凝器中、冷凝溫度對應的壓力要適中，單位制冷量要大，汽化熱要大，而液體的比熱要小，氣體的比熱要大。要求制冷劑的物理性質：凝固溫度要低、臨界溫度要高，導熱系數和放熱系數要大，比重和粘度要小，泄漏性要小。
（二）制冷劑的種類
制冷劑種類很多，實際應用時可根據制冷劑類型，蒸發(fā)溫度、冷凝溫度和壓力等熱力學條件以及制冷設備的使用地點來考慮。制冷劑可分為四類：即無機化合物、碳氫化合物、氟里昂和共沸溶液。
目前我們空調最多使用的是氟里昂R-22，屬一代環(huán)保制冷劑，無毒無味，對臭氧層有破壞，單位制冷量大，冷凝溫度壓力適中，價格便宜，最近一段時間很難淘汰。
六、制冷系統(tǒng)的構造及組成
構成基本的制冷系統(tǒng)主要有四大部件：壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥。
為了改善制冷系統(tǒng)的性能，達到更好的使用性能，通常還有不少輔助器件：液體管路電磁閥、視液鏡、液體管道干燥過濾器、高低壓力控制器等。
（一）壓縮機
壓縮機按其結構分為三類：開啟式、半封閉式、全封閉式。目前大部分機房專用空調采用全封閉式壓縮機，只有力博特空調部分型號采用半封閉式壓縮機。
全封閉制冷壓縮機是一種壓縮機與電動機一起，裝置在一個密閉鐵殼內形成的一個整體。從外表看只有壓縮機的吸排氣管接頭和電動機的導線；壓縮機殼分為上下兩部分，壓縮機和電動機裝入后，上下鐵殼用電焊焊接成一體。平時不能拆卸，因此機器使用可靠。
在全封閉制冷壓縮機中，又有活塞型壓縮機和渦旋式壓縮機。
在現在生產的機房專用空調系統(tǒng)中，采用的壓縮機均為全封閉渦旋式制冷壓縮機。它的構造主要由下列各項組成：旋轉式進、出口閥門；壓力表接口；內置式過載保護；彈性機座；曲軸箱加熱器；內置式潤滑油泵。
渦旋式制冷壓縮機最大的優(yōu)點是：
1、結構簡單：壓縮機體僅需兩個部件（動盤、定盤）就可代替活塞壓縮機中的多種配件，因此故障率很低。
2、高效：吸氣氣體和變換處理氣體是分離的，以減少吸氣和處理之間的熱傳遞，可以提高壓縮機的效率。渦旋壓縮過程和變換過程都是非常安靜的。
（二）蒸發(fā)器
1、蒸發(fā)器的分類
蒸發(fā)器按其被冷卻的介質種類可分為冷卻液體的蒸發(fā)器（干式蒸發(fā)器）和冷卻空氣用的蒸發(fā)器（表冷式蒸發(fā)器）這兩大類。
空調系統(tǒng)所使用的蒸發(fā)器一般為冷卻空氣的蒸發(fā)器。當制冷系統(tǒng)的氟里昂液態(tài)進入膨脹閥節(jié)流后送入蒸發(fā)器，屬于汽化過程，這時候需要吸收大量熱量，使房間溫度逐步降低、以達到制冷效果且能冷凝空氣中的水分而達到除濕效果。
2、A型蒸發(fā)器
“A”型結構蒸發(fā)器的優(yōu)點是該結構具有較大的迎風面積和較低的迎面風速以防止逆風帶水。蒸發(fā)器配備有1/2”銅管鋁翅片及不銹鋼凝結水盤，以利熱量更好的傳遞。
蒸發(fā)器盤管分為多路進入并作交錯安排，籍此將每個制冷系統(tǒng)都能遍布于盤管迎風面上，當單一制冷系統(tǒng)運行時，顯熱制冷量可達總制冷量的55%—60%。
3、蒸發(fā)器的去濕功能
在正常制冷循環(huán)中，室內機風扇以正常速度運轉，供給設計氣流以及最經濟的能量以滿足制冷量的要求。
（1）簡單的除濕功能
當需要除濕時，壓縮機運行，但室內機馬達轉速降低，通常為原轉速的2/3，因此風量也減少了1/3，通過冷卻盤管的出風溫度變成過冷，產生良好的冷凝效果即增加了除濕量。以此法增加去濕量帶來的弊端有：當出風量減少1/3，通常在幾秒種之內出風溫度降低2℃—3℃，當突然降低溫度速度達到最大允許值每10分鐘降低1℃時，造成控制可靠性降低；當出風量減少1/3，過濾效率降低，對換氣次數及通風量都有很大影響，造成室內控制精度降低和溫度分布不均勻；由于出風溫度降低，需接通電加熱器以提高室溫，造成溫度控制不精確和增加運行費用。
（2）專門的去濕循環(huán)
冷卻繞組分為上、下兩個部分，分別為總冷卻繞組的l/3和2/3。在正常冷卻方式下，制冷工質流過冷卻繞組的兩個部分。在除濕方式下，常開電磁閥關閉，這樣就把通向冷卻繞組的上部繞組（1/3部分）的氟里昂制冷劑切斷了，全部氟里昂制冷劑都流向冷卻繞組的下部繞組（2/3）部分。通過下部繞組的空氣的溫度是很低的，通常至少比冷卻循環(huán)中的空氣降低 3℃，所以增加了去濕效果，但其弊端是總制冷量會減小和吸氣壓力降低。
（3）旁路氣體調節(jié)器
在“A”型蒸發(fā)器頂部安裝一個旁路氣體調節(jié)器，在正常冷卻方式下這個調節(jié)器是關閉的，所有返回的氣體都要平均地經過兩個冷卻繞組。當需要進行除濕操作時，旁路氣體調節(jié)器完全打開，使1/3的返回氣體旁路經過A框繞阻的頂部而沒有經過冷卻，另外2/3的返回氣體均勻地通過A框繞組，排出氣體的溫度被快速降低，增加去濕效果。
此種去濕方法的效果與專門的去濕循環(huán)相同，但是其優(yōu)點是總制冷量將保持不變。
（三）冷凝器
冷凝器按其冷卻形式可分為三大類型：水冷式、風冷式、蒸發(fā)式及淋水式。
① 水冷式
在水冷式冷凝器中，制冷劑放出熱量被冷卻水帶走。冷卻水可以一次流過，也可以循環(huán)使用。當使用循環(huán)水時，需要有冷卻水塔或冷水池。水冷冷凝器有殼管式、套管式、沉浸式等結構形式。
② 風冷式
在風冷式冷凝器中，制冷劑放出的熱量被空氣帶走。它的結構形式主要為若干組銅管所組成，由于空氣傳熱性能很差，故通常都在銅管外增加肋片，以增加空氣側的傳熱面積，同時采用通風機來加速空氣流動，使空氣強制對流以增加散熱效果。
③ 蒸發(fā)式及淋水式
在這類冷凝器中，制冷劑在管內冷凝，管外同時受到水及空氣的冷卻。
目前進口機房專用空調的類型以風冷型為主。下面對風冷型冷凝器作詳細敘述。
風冷冷凝器采用10厘銅管，鋁翅片結構，風機采用可調速電機或者壓力控制器控制風機的頻繁開停，以保證冷凝器在冬季、夏季能夠均衡使用，也使冷凝壓力在很冷，很熱的環(huán)境下不致變化太大。
風冷冷凝器適用于環(huán)境溫度-30℃—+40℃范圍之內，當環(huán)境溫度較高時，將引起冷凝器壓力升高，這將由調速器的壓力傳感機構感受到這種壓力的變化，并將這種變化轉變?yōu)檩敵鲭妷旱淖兓?，從而使電機轉速產生變化或者是控制風機開停以達調節(jié)強制對流效果的目的。
機房專用空調室外冷凝器在出廠時已經過調整及校驗，但由于長途運輸或者長期使用中的震動，偶爾會出現調速器的設定漂移現象。如果出現此情況可參相應型號的說明書適當調整。壓力控制的也是如此。
通常室外機調整壓力范圍為：室外機高壓壓力在14kgf/cm2左右時風機起轉，在20—24kgf/cm2時達到滿負荷轉速，而在14—18kgf/cm2時調速性能為最佳狀態(tài)。壓力控制的室外機高壓壓力在14kgf/cm2風機停轉，在20—24kgf/cm2時達到滿負荷轉速，且壓力偏高，正?？刂圃?4—18kgf/cm2為最佳狀態(tài)。
（四）熱力膨脹閥
1、熱力膨脹閥的結構
膨脹閥的頂部由密封箱蓋波紋薄膜感溫包和毛細管組成一個密閉容器，里面灌注氟里昂，成為感應機構，感應機構內灌注的制冷劑可以與制冷系統(tǒng)的相同，也可以不同，比如制冷系統(tǒng)用的是R-22，感溫包可灌注R-12，感溫包用來感受蒸發(fā)器出口的過熱蒸汽溫度，毛細管作為密封箱與感溫包的連接管，傳遞壓力作用在膜片上，膜片是由一塊薄合金片沖壓成形。受力后彈性伸縮性很好，調節(jié)桿是用來調整膨脹閥門的開啟過熱度，在調試過程中用它來調節(jié)彈簧的彈力，調節(jié)桿向里旋時，彈簧壓緊，調節(jié)桿向外旋時，彈簧放松，傳動桿頂在閥針座與傳動盤之間傳遞壓力，閥針座上裝有閥針，用來開大或關小閥孔。
2、熱力膨脹閥的工作原理
膨脹閥通過感溫包感受蒸發(fā)器出口端過熱度的變化，導致感溫系統(tǒng)內充注物質產生壓力變化、并作用于傳動膜片上，促使膜片形成上下位移，再通過傳動片將此力傳遞給傳動桿而推動閥針上下移動，使閥門關小或開大，起到降壓節(jié)流作用和自動調節(jié)，蒸發(fā)器的制冷劑供給量并保持蒸發(fā)器出口端具有一定過熱度，得以保證蒸發(fā)器傳熱面積的充分利用，以及減少濕壓縮和沖缸現象的發(fā)生。
3、膨脹閥的種類（內平衡、外平衡）
作用于熱力膨脹閥體內傳動膜片下部的壓力為節(jié)流后的蒸發(fā)壓力（這一壓力通過傳動桿和傳動片的縫隙而進入膜片下部分空間）這種結構稱為內平衡式膨脹閥。
作用于熱力膨脹閥體內傳動膜片下部的壓力不是節(jié)流后的蒸發(fā)壓力，而是通過外接平衡管將蒸發(fā)器出口端的壓力引入傳動膜片下部空間結構的閥門、稱為外平衡式熱力膨脹閥。
在專用空調機中采用的通常是外平衡式熱力膨脹閥。熱力膨脹閥雖只是一個很小的部件，但它在制冷系統(tǒng)中的作用必不可少，所以它與制冷壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、并稱為制冷系統(tǒng)四大部件。
（五）制冷系統(tǒng)的其它輔件
1．液體管路電磁閥
液體管路電磁閥在制冷系統(tǒng)中受主控板控制，與壓縮機、高壓保護開關、氣流保護開關串聯。在壓縮機停機時，由于慣性作用以及氟里昂的熱力性質，使氟里昂大量進入蒸發(fā)器，在壓縮機再次啟動時，濕蒸氣進入壓縮機吸入口引起濕沖程，不易啟動，嚴重的時候甚至將閥片擊破。液體管路電磁閥的設置，使這種情況得以避免。在STULZ空調機系統(tǒng)，壓縮機和電磁閥控制系統(tǒng)串連，停機時電磁閥將高低壓分為二個部分。當壓縮機需要啟動時，電磁閥與壓縮機啟動而同時打開?！?/p>
2．視液鏡
視液鏡在制冷系統(tǒng)中處于制冷電磁閥和干燥過濾器之間，顧名思意，它是用來觀察液體流動狀態(tài)的，根據氣泡的多少可以作為制冷劑注入量的參考，根據視液鏡顏色可以看出系統(tǒng)內水份的含量。
3．液體管道干燥過濾器
通常，液體管道干燥過濾器是不可拆卸的。內部采用分子篩結構，能夠去除管道中的少量雜質水份等，起到凈化系統(tǒng)的目的。因管道在焊接中會出現氧化物，并且氟里昂制冷劑的純度也有所不一，所以我們采用的氟里昂制冷劑都要求進口的。液體管道干燥過濾器出現堵塞時，會引起吸氣壓力降低，在過濾器兩端會出現溫差，如出現這種情況，需要更換過濾器。
4．高低壓力控制器
在制冷系統(tǒng)中高低壓力控制器是起保護作用的裝置。高壓保護是上限保護，當高壓壓力達到設定值時，高壓控制器斷開，使壓縮機接觸器線圈斷電，壓縮機停止工作，避免在超高高壓下運行損壞零件。高壓保護是手動復位，當壓縮機要再次啟動時，需先按下復位按鈕。當然，在重新啟動壓縮機前，應先檢查出造成高壓過高的原因，給予排除后，才能使機器運轉正常。
低壓保護是為了避免制冷系統(tǒng)在過低壓力下運行而設置的保護裝置。它的設定分為高限和低限。它的控制原理是：低壓斷保護器斷開會給電腦控制板一個信號，壓縮機停機切控制板告警。低壓控制器是自動復位，但受電腦板控制告警消除后才能再次啟動所以要求操作人員到場觀察機器的運行情況，出現報警時能及時處理，從而起到更好的保護效果。
七、精密空調選型的步驟方法
（一）確定冷負荷要求
1. 用熱負荷計算。
2. 根據設備的總數量計算出顯熱冷量的要求。
3. 若設備為未知，則利用經驗法，如以每平方米350W-500W計算，求出總冷量再乘以0.9顯熱比得出顯冷負荷。
各種熱量單位的換算：
1Kcal（大卡）＝3.969 BTU； 1BTU=0.252 Kcal
1Kcal（大卡）＝4.19KJ(千焦耳)； 1KJ＝0.239 Kcal
1KW（千瓦）＝860 Kcal/h（大卡/小時）
1St（美國冷噸）＝3024 Kcal/h
1Lt（日本冷噸）＝3320 Kcal/h
1匹＝2～2.2 Kw/h
例：某設備托管區(qū)機房：約88m2，計劃機柜數量：50個，按實際熱負荷計算：
單柜功率：25A×220V = 5.5kVA
發(fā)熱量：5.5×0.8（功率因數）=4.4KW
設備總發(fā)熱量：4.4 x 50 x 80%（發(fā)熱系數）=176KW
環(huán)境熱量：100w/m2
單位面積熱量：88m2×100 =8.8kW
總冷負荷：176KW+8.8kW =184.8kW
（二）（1）確定擴容需要量
1. 一般選擇空調都需要考慮擴容，特別是如果使用中央冷凝水或冷凍水系統(tǒng)更應擴容。
2. 即使采用風冷系統(tǒng)也要記住，一旦數據中心開始運作，要安裝新的空調設備是非常麻煩的。
（2）留有冗余
1. 任何設備都有損壞的可能。
2. 如果沒有空調則資訊系統(tǒng)也不能工作。
3. 至于冗余的多少則視設備的重要性來定。
（三）制冷方式確定
1. 風冷---配置簡單，維護容易，需要占用空間小。
2. 水冷---制冷效率高，運行費用低。
3. 冷凍水冷---配置簡單，經濟，水管長度基本不受限制。
4. 其他。
（四）氣流分配（送風方式選擇）
1. 假如有活動地板，可利用下送風/頂回風。
2. 活動地板至少保證300mm高，并且地面上應鋪設隔熱層。
3. 如頂部送風應留有500mm高的空間。
4. 如采用風管系統(tǒng)送風則要計算其管壓降和各出風口的風量。
空調機的擺放范例：
（五）設定回風狀態(tài)
1. 回風狀態(tài)直接影響制冷量。
2. 室內空氣狀態(tài)對計算機房是極其重要的。
3. 通常下送頂回的分布可允許較高的回風溫度。
4. 但回風溫度過低也不可取，因為這種氣流會對設備造成冷沖擊。
（六）選定大氣環(huán)境溫度
1. 由于空調365天常年運行，必須考慮最高和最低環(huán)境溫度。
2. 對照標定環(huán)境溫度下的制冷量。
3. 如果實際環(huán)境溫度較高則回降低空調機制冷容量。
4. 如要保持原機的制冷量，可加大冷凝器。
（七）選擇空調機的數量
1. 對同一冷負荷采用多臺小容量空調要比采用大容量空調要好。
2. 例：總制冷量要求＝100kW，則選用兩臺50kW機組而不選用一臺100kW機組。
（八）選件
專用空調通常都備有多種選件供客戶選擇：
1）高壓風機；
2）高效過濾器；
3）大功率電加熱器；
4）漏水檢測裝置；
5）各種通信軟件等。
來源：機房空調 http://m.mygoldentreasures.com/