單元式空調系統(tǒng)解決方案
工作原理
單元式空調系統(tǒng)是目前數(shù)據(jù)中心廣泛使用的一種制冷與空調方案，它的特點是由室內(nèi)機和室外機組成，單個系統(tǒng)本身自帶1~2套壓縮機直接蒸發(fā)式制冷系統(tǒng)，無需其他系統(tǒng)提供冷源，機房電子設備的發(fā)熱由機房專用空調室內(nèi)機吸收，再通過該機房專用機的室外裝置將熱量排向大氣，又會根據(jù)冷凝器與大氣環(huán)境換熱的方式不同，分為風冷型系統(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。
風冷型單元式空調系統(tǒng)的特點
目前大部分數(shù)據(jù)中心都采用風冷型單元式空調制冷方案，這種解決方案具有制冷設備配置簡單、方便，安裝與施工周期短、總體設備投資小、維護簡單方便、無水系統(tǒng)等優(yōu)點，它配置獨立的室外風冷冷凝器，自帶冷源，適合無冷卻水和冷凍水的場合。
但風冷系統(tǒng)對于室外機的安裝位置要求較高，由于機房空調壓縮機安裝在室內(nèi)機部分，所以應盡量避免負高差（即室外機低于室內(nèi)機），因為負高差會嚴重影響壓縮機的回油，如果回油不暢會造成壓縮機燒毀等惡性事故，另外，室外機與室內(nèi)機的正高差也不能過大，過大的高差會造成系統(tǒng)制冷能力的嚴重衰減，如果管路過長，阻力過大還會引起壓縮機過載從而損壞壓縮機。
而風冷型單元式機房專用機組由于多種原因（例如：機房面積大、機房位于大樓的中央、大樓外墻不便于安裝室外機等），特別是改造與增容項目之中，又經(jīng)常會出現(xiàn)長距離與高落差的安裝情況。此時，應針對各種不同的安裝現(xiàn)場情況，有針對性地采取正確的管路設計方法，為此，阿爾西集團結合多年的工程經(jīng)驗總結出了一整套行之有效的解決方案，并申請了專利。
阿爾西長距離高落差解決方案
室外機安裝時會遇到的極端情況無非就正高差和負高差兩種，針對這兩種情況，阿爾西集團分別給出了相應的解決方案：
室外機在高位時的管路連接方式圖
圖注：
1、空調機組；
2、遠地安裝風冷冷凝器；
3、排氣管路；
4、液體管路；
5、存油彎，在上長管路中一般每隔5m安裝一個；
6、附加儲液器，安裝于空調機外部，帶維護閥門及安全閥，當制冷劑管路長度大于25~30m時安裝；
7、液體管路電磁閥，當制冷劑管路長于10m時，安裝該部件。
當管路直徑加大時，有助于降低制冷管路的阻力，保證制冷性能，不過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，在加大管路直徑時要小心，一般來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)外機之間高差過大(例如：30米，甚到50米以上)時如何處理？一種解決方案是改用水冷式機組來避免回油問題。然而也會遇到無法安裝水冷式機組的情況，這時可以考慮安裝“油分離器”的解決方案，參見下圖：
實際上，安裝了油分離器后，有時仍不能完全解決回油問題，還需要采取一些其它的措施，需要考慮一系列非常細節(jié)的方面，并采取相應的解決方案。受篇幅所限，在此不做詳述。
室外機在低位時的管路安裝方式圖
圖注：
1、空調機；
2、遠置式風冷冷凝器；
3、排氣管路；
4、液體管路；
5、止回閥；
6、安裝于機器外部的附加儲液器，帶維護閥門及安全閥，該閥門應盡可能靠近空調機組；
7、液體管電磁閥，當管路連接長度超過10米時選用。
圖中，安裝儲液器的目的，是為了使制冷劑在進入膨脹閥之前可能出現(xiàn)的氣體收集在儲液器的上部。另外還有一個目的就是，當室外機過低時，壓縮機剛啟動時，由于制冷劑液體處于低位，在上升管路中沒有液體，因此液體到達膨脹閥前，制冷系統(tǒng)低壓側會出現(xiàn)短時的低壓運行情況，安裝該儲液器后，即可避免這種現(xiàn)象發(fā)生。
一般來講，室外機的安裝位置與室內(nèi)機相比低得不是很多(4米以內(nèi))時，不需采取特別的處理措施，超過5米時，應小心，特別是當水平管路較長時。保險起見，應經(jīng)過計算后確認。當上升管路的壓力降(可按每米0.09bar計算)與液體管路總阻力之和大于1bar時，必須加儲液器。不過，這也要視具體情況而定：如果冷凝器足夠大，制冷劑冷凝后，其過冷度較大并且機器內(nèi)部的儲液器容積足夠大時，也可以不安裝附加儲液器。
水冷型單元式空調系統(tǒng)的特點
誠如以上風冷型單元式空調系統(tǒng)特點中介紹，當室內(nèi)外機之間高差過大(例如：30米，甚到50米以上)時，在滿足冷卻水系統(tǒng)安裝條件的前提下，阿爾西集團提出了另一種解決方案，可以通過風冷型改水冷型機組來解決壓縮機回油困難的問題，另外，當室外環(huán)境溫度超過35℃時，水冷冷凝效果要由于風冷冷凝，一般說來對空調系統(tǒng)整機能效比會有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，如低于5℃時，可以通過增加室內(nèi)風機盤管末端，利用冷卻水系統(tǒng)進行自然冷卻，減少原有機房空調系統(tǒng)壓縮機工作時間，減少故障率，降低制冷系統(tǒng)總能耗，較風冷型單元式空調系統(tǒng)會有10~30%能耗的節(jié)省。
水冷型較風冷型來說，在系統(tǒng)方面更加復雜，對冷卻水水質要求較高，需要定期維護冷凝換熱器，而常見的冷凝換熱器主要有兩種，一種是板式換熱器，它的特點是體積小、換熱密度大，可以直接安裝在機房空調室內(nèi)機內(nèi)部，但維護不方便，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，只能安裝在機房空調室內(nèi)機外部，但維護較為方便，可以通過打開端蓋和排污口等定期清洗，保證換熱器換熱效果，而且對于防水要求較高的機房可以通過集中安裝在其他房間實現(xiàn)冷卻水與機房的隔離。
另外，阿爾西集團還研制出了高效翅片式空氣-水熱交換器——干式冷卻器，配有低噪音無級風量調節(jié)風機，主要用于水冷型機房專用空調代替冷卻塔對循環(huán)冷卻水進行冷卻降溫?？杀３掷鋮s水系統(tǒng)內(nèi)的水質清潔，避免在使用冷卻塔的情況下因清潔保養(yǎng)不及時在板式冷凝器內(nèi)形成臟堵或積存過多的污垢，從而降低冷凝器的散熱效果，影響機房專用空調機組的正常運行。