精密空调轻载除湿技术白皮书

资料编码精密空调轻载除湿技术白皮书文档版本01发布日期2016-12-29华为技术有限公司版权所有©华为技术有限公司2016。保留一切权利。非经本公司书面许可，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本文档内容的部分或全部，并不得以任何形式传播。商标声明和其他华为商标均为华为技术有限公司的商标。本文档提及的其他所有商标或注册商标，由各自的所有人拥有。注意您购买的产品、服务或特性等应受华为公司商业合同和条款的约束，本文档中描述的全部或部分产品、服务或特性可能不在您的购买或使用范围之内。除非合同另有约定，华为公司对本文档内容不做任何明示或暗示的声明或保证。由于产品版本升级或其他原因，本文档内容会不定期进行更新。除非另有约定，本文档仅作为使用指导，本文档中的所有陈述、信息和建议不构成任何明示或暗示的担保。华为技术有限公司地址：深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼邮编：518129网址：客户服务邮箱：[e-mail]客户服务电话：4008302118精密空调轻载除湿技术白皮书秘密文档版本01(2016-12-29)华为专有和保密信息版权所有©华为技术有限公司第3共19目录1前言..................................................................................................................................42现状..................................................................................................................................52.1精密空调现状...........................................................................................................................................52.2客户痛点..................................................................................................................................................63应用情况..........................................................................................................................73.1降风量+电加热补热.................................................................................................................................73.2增加除湿机...............................................................................................................................................83.3轻载除湿..................................................................................................................................................83.4技术分析对比...........................................................................................................................................84轻载除湿技术解析.........................................................................................................104.1技术原理................................................................................................................................................104.2实测验证................................................................................................................................................124.3分析总结................................................................................................................................................124.4总结........................................................................................................................................................165技术制高点....................................................................................................................176未来趋势........................................................................................................................187结论................................................................................................................................19精密空调轻载除湿技术白皮书秘密文档版本01(2016-12-29)华为专有和保密信息版权所有©华为技术有限公司第4共191前言当前，数据中心已经成为企业生产系统重要的组成部分，是企业提升竞争力与运营效率的重要工具。随着个人信息消费需求、企业信息化程度的爆炸性提高及大数据、云计算、物联网的兴起，近年来数据中心的投资飞速增长，规模日益增大、功率密度不断提升，能耗数字居高不下。目前数据中心已经是全球第五大耗能产业，年耗电高达4000亿kW·h以上；随着资源的日趋紧张以及电费的节节攀升，数据中心的节能减排意义重大。理论分析证明，近端制冷可以有效的降低冷量在长距离输送过程的损失，同时可降低风机的扬程和提高送回风温度，在标况下达到100%显热比，这些都可以有效的降低空调能耗指标，也是今后数据中心空调系统一个趋势之一。近年来，众多互联网公司包括BAT(百度，阿里，腾讯)等，都不约而同的在自己的标准数据中心规范中引入了行级空调(也叫列间、行间空调)的架构。行级空调因其高效，简单，可靠等突出特性而在数据中心业内大受追捧，当下正引领着一场关于数据中心制冷方式的变革。针对高热密度、在线扩容等需求，行级空调更适合于新建运营商和企业级数据中心的制冷系统解决方案；同时，针对未来功率密度更高的IT设备，包括华为等IT设备供应商也在验证芯片级液冷的技术方案可行性，面向未来的制冷解决方案也在悄然诞生。精密空调是指能够充分满足机房环境条件要求的机房专用精密空调机（也称恒温恒湿空调），是在近30年中逐渐发展起来的一个新机种。计算机机房中摆放计算机设备及程控交换机产品等，由大量密集电子元器件组成。要提高这些设备使用的稳定性及可靠性，需将环境的温湿度严格控制在特定范围。早期的机房使用舒适性空调机时，常常出现由于环境温湿度参数控制不当而造成机房设备运行不稳定：温度过高会造成服务区设备故障率升高，可靠性下降，甚至宕机；较高的相对湿度会使数据中心设备短路、磁带介质出错和元器件及电路产生腐蚀现象，在极端情况下，高湿度导致设备冷表面出现凝露现象，较低的相对湿度将产生影响设备运行的静电，造成元器件击穿、短路等故障，甚至可能损坏设备。因此，提高数据中心设备使用的稳定性及可靠性，需将环境的温湿度严格控制在特定范围内。精密空调轻载除湿技术白皮书秘密文档版本01(2016-12-29)华为专有和保密信息版权所有©华为技术有限公司第5共192现状2.1精密空调现状精密空调中，湿度控制主要是通过两个部分进行调节，一是除湿：空气通过蒸发器表面时，由于蒸发器表面温度低于水蒸气的露点温度，空气中的水蒸气会液化被析出，降低空气的绝对含湿量，从而降低了空气中的湿度；二是加湿：当制冷过程中湿度低于设定值后，会开启加湿器进行加湿，保证湿度在设定范围内。除湿的过程通常会伴随着环境温度的降低，目前在空调系统里无法实现恒温除湿，如下机房案例。中国南方某银行计算机机房为C类机房（C类机房温湿度要求参考下表），机房使用某品牌变频精密空调，温度设定为23℃±2℃，湿度设定为60%。在机房运行过程中，机房负载不足30%；夏季高湿季节的实际运行中，虽然该机房精密空调频繁除湿，但湿度长期高于80%，有时达到90%甚至更高，极易凝露，严重威胁IT设备的安全。如此高的湿度当然这是一个极端现象，但实际工作中，湿度偏高和因为频繁除湿而导致空调严重耗能的现象非常普遍。项目机房技术要求A级B级C级主机房温度（开机时）23℃±1℃18℃～28℃主机房温度（停机时）5℃～35℃主机房相对湿度（开机时）40%～55%35%～75%主机房相对湿度（停机时）40%～70%20%～80%如上案例，机房服务器轻载时：若空调轻载运行，此时由于蒸发温度过高，空调无法除湿；若空调压缩机高转速运行进行除湿，则此时空调制冷量大于机房负载，室内温度下降迅速，最终低于机房温度设定下限而空调停机。空调停机后机房温度上升缓慢，但机房的漏湿会导致湿度持续偏高，最终因空调频繁启停无法达到稳定除湿效果，导致机房高湿产生凝露，甚至会危害到IT设备安全。因此，急需一种解决方案，解决机房轻载下机房内的高湿问题。目前大多数新建数据中心基于节能考虑，倾向选择变频空调，但是受限于空调有效除湿时，制冷量范围普遍偏高，因此当空调轻载时仍然存在频繁启停、无法稳定除湿问题，无法解决客户机房的高湿隐患。精密空调轻载除湿技术白皮书秘密文档版本01(2016-12-29)华为专有和保密信息版权所有©华为技术有限公司第6共192.2客户痛点如果机房长期处于高湿环境，极易导致服务器凝露，发生短路或者宕机。高湿度环境还容易带来部件的生锈腐蚀，缩短产品寿命。此外，高湿度会缩短爬电距离，易导致触电，威胁人身安全。问题主要集中在机房轻载时，空调除湿模式无法满足恒温除湿：机房负载较低，除湿的过程同时伴有制冷，导致机房温度迅速下降，空调达到设定温度停机，从而无法继续除湿造成湿度过高报警。因此空调轻载除湿模式设计的关键是要接近恒温除湿，即机房的湿度降低而温度