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UPS帶精密空調配置分析
針對以上分析的現數據中心常用的直膨式精密空調以及冷凍水型精密空調，以下給出配置UPS選型的基本建議。
1、UPS帶直膨式精密空調配置分析
 
直膨式空調系統包括風冷直膨式系統和水冷直膨式系統，其區別在于室外冷凝器的散熱方式不同。
目前，直膨式精密空調行業里，室內機的制冷壓縮機主要采用渦旋式壓縮機進行變容量調節。渦旋式壓縮機常見的采用數碼渦旋技術、交流變頻技術和直流變頻技術實現變容量調節，三者的技術對比如下表4：　　 
表4 直膨式精密空調壓縮機技術對比
從性能和可靠性方面而言，采用直流變頻技術的壓縮機，其電機啟動力矩大、效率高(損耗低，功率因數高)、精準調速、高功率體積比、可靠性高，使用壽命長，技術已經比較成熟和穩定;相較之下，數碼渦旋技術雖有長期市場應用經驗，但調速范圍窄，IPLV不如直流變頻技術，無法完美匹配要求部分負載高效的數據中心制冷。
對于采用直流和交流變頻技術的壓縮機而言，最明顯的區別就是驅動技術：采用同步永磁體交流電機的，則是直流變頻;采用異步交流電機，則是交流變頻。雖然同樣是變頻技術，但實際上交流變頻與直流變頻是兩代產品，交流變頻由于能效偏低，勵磁邏輯復雜等劣勢，目前已經基本被直流變頻技術所替代。因此，當下主流壓縮機供應商均聚焦直流變頻技術，更匹配數據中心負載變化節能要求的大趨勢。
從表4的對比分析可看出，數碼渦旋式壓縮機和變頻壓縮機的沖擊電流有較大區別，采用UPS為直膨式風冷精密空調配電時，需考慮壓縮機沖擊電流的影響。以制冷量35kW的風冷行級精密空調為例，A廠家采用數碼渦旋壓縮機，B廠家采用直流變頻壓縮機，其整機啟動電流如下 
 
(a)數碼渦旋壓縮機           (b)直流變頻壓縮機
(測試工況：室內40.6℃，20%RH;室外45℃ 開機)：
圖5 35kW風冷精密空調啟動電流對比
根據A、B廠家提供的技術參數并結合測試結果，采用數碼渦旋壓縮機的DX型精密空調，其啟動沖擊電流約為額定電流的5倍;而采用直流變頻壓縮機的DX型精密空調，其啟動電流小于額定電流。測試結果如下表：
 
表5 典型DX型精密空調啟動電流對比
  風冷直膨式精密空調的室外機由風機轉速控制器(含壓縮機變頻器)、電控盒、冷凝器、機架和風機等組成，其啟動電流小于滿載電流，當考慮采用UPS給風冷冷凝器供電，需考慮其額定滿載電流即可。
例如，假設在T1工況(溫帶氣候，環境溫度在-20~45℃)，對于散熱量為38kW風冷室外機，其輸入制式為380-415Vac/3Ph/50或60Hz，滿載電流為2.5A，功率因數取0.8，則室外機功率為
 
對水冷直膨式而言，若采用數碼渦旋壓縮機的室內精密空調，需考慮5倍沖擊電流的影響;而對采用變頻壓縮技術的精密空調，由于變頻壓縮機的啟動電流小于其額定電流，因此UPS需考慮其額定電功率，并根據GB/T50174-2008的冗余設計原則，考慮1.2倍的冗余系數即可。
對水冷直膨式的冷卻系統，由于配置了冷卻水泵和冷卻塔，冷卻水泵有定頻水泵和變頻水泵方案，對冷卻塔內又有對應的風機，需根據具體的水泵方案和冷卻塔內的風機類型進行考慮。
 
2、UPS帶冷凍水型精密空調配置分析
 
根據Uptime對冷凍水型空調系統作出的關于連續制冷級別的定義，考慮UPS給精密空調配電時，其主要應用在不間斷制冷(Class A級別)和連續制冷(Class B級別)兩種場景，兩者的區別在于是否設置制冷罐，冷凍水二次泵是否采用UPS供電。若整體空調系統設置蓄冷灌進行蓄冷，同時冷凍水二次泵、末端空調采用UPS供電，則為Class A級別的不間斷制冷方案;若僅對冷凍水二次泵、末端空調采用UPS供電，并無配置蓄冷灌，則為Class B級別的制冷方案。在實際應用中，冷凍水型蓄冷系統的整體方案架構如下圖6所示：
 
圖6 冷凍水型蓄冷系統整體架構
根據冷凍水型蓄冷系統的整體架構，并考慮到數據中心業務連續應用的要求及制冷系統的配置，可參考以下幾種方案設計：
方案一：為整個制冷系統全部配置UPS系統，對于冷凍水空調系統，需對冷水機組、冷卻塔、一、二次泵和精密空調都配置UPS系統，保持整套制冷系統不間斷運行。但此方案代價高昂，在實際項目中極少被采用。
方案二：在冷凍水系統中，為精密空調風機、二次泵配置UPS，并在冷凍水循環系統中增加蓄冷罐儲備冷凍水。當電源中斷未恢復或電源中斷導致冷機暫無法啟動期間，通過蓄冷罐和水泵循環水提供冷源，由精密空調風機維持室內冷氣循環，為機房環境提供不間斷制冷。相比于第一種方案，此方案在性價比方面更有優勢。
上述兩種方案都可達到Uptime Class A級不間斷制冷標準。
方案三：在冷凍水系統中，為精密空調風機、二次泵配置UPS，但不配置蓄冷罐。電源中斷或機械制冷故障時，精密空調風機維持機房內空氣循環，并利用管道剩余冷凍水提供制冷，減緩機房快速升溫。 此方案可滿足Uptime Class B級連續制冷的標準，且方案性價比較有優勢。
 
3、末端空調采用UPS供電的配置建議
 
不論是Uptime的A級制冷還是B級制冷，首選考慮對末端精密空調進行UPS配置。
冷凍水型末端精密空調的主要部件為風機。在風機選取上，存在著AC風機和EC風機兩種類型的末端空調。在實際應用中，由于EC電機為內置智能控制模塊的直流無刷式免維護型電機，具有高智能、高節能、高效率、壽命長、振動小、噪聲低以及可連續不間斷工作等特點，可實現無級調速，能更好的匹配服務器風量，同時達到最大限度的節能效果，因此，絕大多數廠家的末端空調風機類型均選擇EC風機。
對于采用EC風機的末端精密空調，其啟動沖擊電流小于額定運行電流，因此在配置UPS時，主要考慮末端空調的滿載運行功率。以某品牌30kW冷凍水型行級空調為例，其配置了8個風機，末端空調滿載電流為5.5A，功率因素一般取0.8，則滿在功率為：5.5*220*0.8≈1kW，考慮UPS的輸出功因為0.9，并考慮1.2倍的冗余系數，在需要的UPS容量為1.2*1/0.9=1.3kVA。
 
4、冷凍水二次泵采用UPS供電配電建議
 
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UPS帶精密空調系統選型建議
綜合上述對風冷DX型及冷凍水CW型精密空調系統的分析，對于要求持續制冷應用需求，可采用UPS對精密空調系統進行供電，并根據業務需求，制冷級別及投資成本進行綜合考慮，選擇性價比較好的解決方案。UPS的選型原則主要取決于所選用的空調系統，主要分直膨式空調和冷凍水型空調，選型計算步驟如下：
2.1、直膨脹式精密空調UPS選型建議
 
 
表6 直膨脹式精密空調UPS選型計算
考慮風冷直噴式空調系統時，若同時對室外冷凝器采用UPS供電，此時整套空調系統滿足不間斷制冷需求，滿足Uptime Class A級標準。當僅對室內精密空調采用UPS供電時，此時市電斷電時，可通過UPS電池供電，繼續保持機房空氣循環，減緩機房升溫速度。
2.2 、冷凍水型精密空調UPS選型建議
 
 
表7 冷凍水型精密空調UPS選型計算
注：由于精密空調風機的運行有可能會造成輸出電壓的畸變等因素，給空調供電的UPS應單獨配置，不應于與IT設備的UPS共用。
 
3 、配置舉例
以華為公司推出的風冷型行級精密空調和冷凍水行級精密空調為例，說明UPS為精密空調的配置原則。
3.1 、非變頻壓縮機風冷精密空調配置舉例
 
 對于華為NetEco 5000-A 20kW行級空調，其壓縮機為非變頻壓縮機，需考慮啟動沖擊電流對UPS 的影響。從產品手冊中可以查出，華為NetCol 5000-A 20kW的滿載電流為23A(不帶加熱加濕時為16.5)，，且在空調啟動時可暫不考慮加熱加濕功能，精密空調功率因數取0.8，則：
不考慮加熱加濕功能時，20kW風冷行級空調的最大電功率P1為：
  
即使在滿載狀態，所需要的功率為：
 
因此，在考慮非變頻壓縮機風冷空調啟動沖擊電流時，可對不帶加熱加濕流功能的滿載電流按5倍考慮即可滿足要求，此時UPS需要滿足的功率為：
考慮室外冷凝器也采用UPS供電，假設在T1工況下，冷凝器選擇華為提供的NetCol500-A 032，其滿載電流為2.5A，取功率因數0.8，則其功率為：
據上述分析，由于室外冷凝器功率較小，對整套風冷精密空調系統，UPS容量僅需考慮壓縮機啟動沖擊電流對應的電功率，即可滿足整套系統的配電要求。
因此，當采用高頻UPS為20kW風冷直膨式空調供電時，UPS輸出功率因數取0.9，并考慮1.2倍的冗余系數，UPS的容量為：
 
 
3.2 、變頻壓縮機風冷精密空調配置舉例
 
對于采用直流變頻技術的NetCol 5000-A 25kW風冷行級精密空調，其滿載電流為29A，功率因數取0.8，則電功率為P1：
 
考慮室外冷凝器也采用UPS供電，假設在T1工況下，冷凝器選擇華為提供的NetCol500-A 032，其滿載電流為2.5A，取功率因數0.8，則其功率為Poutdoor：
 
因此，整體需求功率為：
 
因此，當采用高頻UPS為25kW風冷直膨式空調供電時，UPS輸出功率因數取0.9，并考慮1.2倍的冗余系數，UPS的容量為：
 
 
3.3、冷凍水末端空調UPS配電配置舉例
 
華為公司提供的冷凍水型行級空調NetCol 5000-C030H，其末端風機采用EC風機，啟動沖擊電流影響較小，從產品參數可得出，其滿載電流為5.5A，取功率因數0.9，則其電功率為P1：
選用高頻UPS對冷凍水末端空調進行供電，選取UPS輸出功因為0.9，并考慮1.2倍的冗余系數，則UPS容量為:
 
需要注意的是，在冷凍水型空調系統中，為實現蓄冷，一般需配置冷凍水泵，冷凍水泵的功率大小需根據安裝位置、空間及承壓，結合管路水流量及揚程來選取，這里不做過多討論。但為實現持續制冷，至少需要對冷凍水泵采用UPS供電。
 
3.4、華為風冷型空調推薦UP配電配置方式
 
考慮對華為公司提供的風冷型精密空調全部采用UPS進行配電，根據推薦的配置部件，按照上述配置原則，推薦的UPS容量見如下所示：
 
 
結束語
高可靠、高可用為每位數據中心建設者永恒不變的追求，隨著高功率機房的不斷應用，持續制冷是必須要引起重視的話題。在考慮連續制冷應用業務時，采用UPS對精密空調進行配電，已經在業界引起了關注并有了一定的應用。對于數據中心設計者而言，需綜合考慮安裝環境，投資成本，維護的便利性等，選取合適的UPS為精密空調供電，以滿足不斷上升的機房熱密度要去，匹配數據中心業務發展。
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劉佳元回公司后分享泰國項目經驗
      剛剛從泰國出差回來，售后服務部維修組主管劉佳元就被迫不及待地安排，與部門同事分享本次泰國光伏售后服務的寶貴經歷。此次泰國光伏項目是易事特光伏產業海外突圍的首站，具有極大的先河和示范意義，售后服務部與其它部門一樣高度重視。
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      3、事后總結多一點
      當我們順利完成一次現場服務之后，是否就只把相關服務表單填完發回總部了呢？有沒有想過多做一點補充呢？如果你沒有想到沒有關系，今天我們一起來看看劉主管是如何做的。
      （1）工作總結多一點。每當完成一次服務工作后，劉主管都習慣性地利用半個小時，或在電腦上或在腦海里，將本次工作重新回放一遍，記錄下不足和收獲。劉主管說，其實一開始，他也懷疑這個方法的必要性，但經過強制性的自我堅持，從中收獲到了許多好處。現在，這已經成為了他的一種工作習慣。
      （2）問題反饋多一點。劉主管表示，現場發現的有一些技術疑問如果當時不能得到正確答案，回到總部后一定要抽時間進行實操檢驗，必要時要向相關部門和同事進行反饋。不能聽之任之，讓很多看似“無用”的信息從自己手里流失。因為你是現場服務人員，你所看到的、想到的、接觸到的都是非常寶貴的第一手資料。
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