【中國制冷網(wǎng)】如何計算機房得熱量、冷負荷及如何計算恒溫恒濕機房?jì)人璧睦淞俊?

　　一、機房得熱量及冷負荷

　　(一)機房得熱量：

　　在室內外熱、濕擾量作用下，某一時(shí)刻進(jìn)入一個(gè)空調房間的總熱量和濕量稱(chēng)為在該時(shí)刻的得熱量和得濕量。如果得熱量為負值時(shí)稱(chēng)為耗熱量。根據性質(zhì)不同，得熱量又分為顯熱和潛熱，而顯熱又包括對流熱和輻射熱兩種成分。

　　1、機房顯熱量來(lái)源：

　　(1)、透過(guò)外窗進(jìn)人室內的太陽(yáng)輻射熱量；

　　(2)、通過(guò)圍護結構傳人室內的熱量；

　　(3)、設備散熱量；

　　(4)、人體散熱量；

　　(5)、照明散熱量；

　　(6)、新風(fēng)散熱量。

　　2、機房潛熱量來(lái)源：

　　(1)、工作人員人體散熱量；

　　(2)、滲透空氣及新風(fēng)換氣散熱量。

　　(二)機房冷負荷：

　　在某一時(shí)刻為保持房間具有穩定的溫度、濕度，需要向房間空氣中供應的冷量稱(chēng)為冷負荷。相反，為補償房間失熱量而需向房間供應的熱量稱(chēng)為熱負荷。為維持室內相對濕度所需由房間除去或增加的濕量稱(chēng)為濕負荷。

　　冷負荷與得熱量在數量上有時(shí)相等，有時(shí)則不等。圍護結構熱工特性及得熱量的類(lèi)型決定了得熱和負荷的關(guān)系。在瞬時(shí)得熱中的潛熱得熱及顯熱得熱中的對流成分是直接散放到房間空氣中的熱量，它們立即構成瞬時(shí)負荷。機房?jì)扔嬎銠C的散熱則大部分構成瞬時(shí)負荷，例如CPU散熱片與CPU表面直接接觸，CPU表面的熱量通過(guò)熱傳導傳遞給CPU散熱片，散熱風(fēng)扇產(chǎn)生氣流通過(guò)熱對流將CPU散熱片表面的熱量帶走，而機箱內空氣的流動(dòng)也是通過(guò)熱對流將CPU散熱片周?chē)諝獾臒崃繋ё?，直到機箱外。

　　而顯熱得熱中的輻射成分，如外窗的瞬時(shí)日射得熱及照明輻射熱，不能立即構成瞬時(shí)冷負荷，因為鐳射熱透過(guò)空氣被室內各種物體的表面所吸收和儲存，這些物體的溫度會(huì )升高，一旦其表面溫度高于室內空氣溫度時(shí)，它們又以對流方式將儲存的熱量散發(fā)給空氣。

　　二、如何計算恒溫恒濕機房?jì)人璧睦淞?

　　為了確定空調機的容量，以滿(mǎn)足機房溫度、濕度、潔凈度和送風(fēng)速度的要求(簡(jiǎn)稱(chēng)四度要求)。必須s*先計算機房的熱負荷。

　?。ㄒ唬C房的熱負荷主要來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：

　　1、機房?jì)炔慨a(chǎn)生的熱量，它包括：

　?。?）、室內計算機及外部設備的發(fā)熱量，機房輔助設施和機房設備的發(fā)熱量(電熱、蒸氣水溫及其它發(fā)熱體)。這些發(fā)熱量顯熱大、潛熱??；照明發(fā)熱(顯熱)；

　?。?）、工作人員的發(fā)熱(顯熱小、潛熱大)；

　?。?）、由于水分蒸發(fā)、凝結產(chǎn)生的熱量(潛熱)。

　　2、機房外部產(chǎn)生的熱量，它包括：

　?。?）、傳導熱：通過(guò)建筑物本體侵入的熱量，如從墻壁、屋頂、隔斷和地面傳入機房的熱量(顯熱)；

　?。?）、放射熱(也稱(chēng)輻射熱)：由于太陽(yáng)照射從玻璃窗直接進(jìn)入房間的熱量(顯熱)；

　?。?）、對流產(chǎn)生的熱量；

　?。?）、從門(mén)窗等縫隙侵入的高溫室外空氣(也包含水蒸氣)所產(chǎn)生的熱量(顯熱、潛熱)；

　?。?）、為了使室內工作人員減少疲勞和有利于人體健康而引入的新鮮空氣所產(chǎn)生的熱量(包括顯熱和潛熱)。

　　總之，人體放出的熱量、縫隙風(fēng)侵入的熱量和換氣帶進(jìn)的熱量，不僅使室溫升高，也會(huì )增加室內的含濕量，因此需要除濕。這部分熱負荷稱(chēng)為潛熱負荷，而機房?jì)人性O備散發(fā)的熱量只是室內的溫度升高，這種熱負荷稱(chēng)為顯熱負荷。與一般賓館、辦公室、會(huì )議室等潛熱占有相當大比例所不同的是，計算機、程控機機房?jì)鹊臒嶝摵墒且燥@熱負荷為主。因此對于熱負荷狀況不同的場(chǎng)合應選用不同類(lèi)型的空調機。通常用顯熱比(SFH)作為空調機的重要指標。

　?。ǘ└怕杂嬎?也稱(chēng)為估算)

　　在機房初始設計階段，為了較快的選定空調機的容量，可采用此方法，即以單位面積所需冷量進(jìn)行估算。

　　1、計算機房（包括程控交換機房）：

　?。?）、樓層較高時(shí)：250～300kcal/m2h；

　?。?）、樓層較低時(shí)：150～250kcal/m2h（根據設備的密度作適當的增減）。

　　2、辦公室（值班室）：90kcal/m2h。

　?。ㄈ┖?jiǎn)易熱負荷計算

　　計算機房空調負荷，主要來(lái)自計算機設備、外部設備及機房設備的發(fā)熱量，大約占總熱量的80％以上，其次是照明熱、傳導熱、輻射熱等，這幾項計算方法與一般空調房間負荷計算相同。計算機制造商，一般能提供設備發(fā)熱量的具體數值。否則根據計算機的耗電量計算其發(fā)熱量。

　　1、外部設備發(fā)熱量計算：

　　Q＝860N￠(kcal／h)

　　式中：

　?。?）、N：用電量(kW)；

　?。?）、￠：同時(shí)使用系數(0.2～0.5)；

　?。?）、860：功的熱當量，即lkW電能全部轉化為熱能所產(chǎn)生的熱量。

　　2、主機發(fā)熱量計算：

　　Q＝860×P×h1×h2×h3

　　式中：

　?。?）、P：總功率(kW)；

　?。?）、h1：同時(shí)使用系數；

　?。?）、h2：利用系數；

　?。?）、h3：負荷工作均勻系數。

　　機房?jì)雀鞣N設備的總功率，應以機房?jì)仍O備的z*大功耗為準，但這些功耗并未全部轉換成熱量，因此，必須用以上三種系數來(lái)修正，這些系數又與計算機的系統結構、功能、用途、工作狀態(tài)及所用電子元件有關(guān)?？傁禂狄话闳?.6～0.8之間為好。

　　3、照明設備熱負荷計算：

　　機房照明設備的耗電量，一部分變成光，一部分變成熱。變成光的部分也因被建筑物和設備等所吸收而變成熱。

　　照明設備的熱負荷計算如下：

　　Q＝C×Pkcal／h

　　式中：

　?。?）、P：照明設備的標稱(chēng)額定輸出功率(W)；

　?。?）、C：每輸出lW的熱量(kcal／hW)，通常自熾燈0.86，日光燈1.0。

　　4、人體發(fā)熱量：

　　人體內的熱是通過(guò)皮膚和呼吸器官放出來(lái)的，這種熱因含有水蒸汽，其熱負荷應是顯熱和潛熱負荷之和。

　　人體發(fā)出的熱隨工作狀態(tài)而異。機房中工作人員可按輕體力工作處理。當室溫為24℃時(shí)，其顯熱負荷為56cal，潛熱負荷為46cal；當室溫為21℃時(shí)，其顯熱負荷為65cal，潛熱負荷為37ca1。在兩種情況下，其總熱負荷均為102cal。

　　5、圍護結構的傳導熱：

　　通過(guò)機房屋頂、墻壁、隔斷等圍護結構進(jìn)入機房的傳導熱是一個(gè)與季節、時(shí)間、地理位置和太陽(yáng)的照射角度等有關(guān)的量。因此，要準確地求出這樣的量是很復雜的問(wèn)題。

　　當室內外空氣溫度保持一定的穩定狀態(tài)時(shí)，由平面形狀墻壁傳入機房的熱量可按下式計算：

　　Q＝KF(t1-t2)kcal／h

　　式中：

　?。?）、K：圍護結構的導熱系數(kcal／m2h℃)；

　?。?）、F：圍護結構面積(m2)；

　?。?）、t1：機房?jì)葴囟?℃)；

　?。?）、t2：機房外的計算溫度(℃)。

　　當計算不與室外空氣直接接觸的圍護結構如隔斷等時(shí)，室內外計算溫度差應乘以修正系數，其值通常取0.4～0.7。常用材料導熱系數如下表所示：

　?。?）、材料導熱系數(kcal/m2h℃)材料導熱系數(kcal/m2h℃)；

　?。?）、普通混凝土1.4～1.5石膏板0.2；

　?。?）、輕型混凝土0.5～0.7石棉水泥板1；

　?。?）、砂漿1.3軟質(zhì)纖維板0.15；

　?。?）、熟石膏0.5玻璃纖維0.03；

　?。?）、磚1.1鍍鋅鋼板38；

　?。?）、玻璃0.7鋁板180；

　?。?）、木材0.1～0.25。

　　6、從玻璃透入的太陽(yáng)輻射熱：

　　當玻璃受陽(yáng)光照射時(shí)，一部分被反射、一部分被玻璃吸收，剩下透過(guò)玻璃射入機房轉化為熱。被玻璃吸收的熱使玻璃溫度升高，其中一部分通過(guò)對流進(jìn)入機房也成為熱負荷。

　　透過(guò)玻璃進(jìn)入室內的熱量可按下式計算：

　　Q＝KFq(kcal／h)

　　式中：

　?。?）、K：太陽(yáng)輻射熱的透入系數；

　?。?）、F：玻璃窗的面積(m2)；

　?。?）、q：透過(guò)玻璃窗進(jìn)入的太陽(yáng)輻射熱強度(kcal／m2h)。

　　透入系數K值取決于窗戶(hù)的種類(lèi)，通常取0.36～0.4。

　　太陽(yáng)輻射熱強度q隨緯度、季節和時(shí)間而不同，又隨太陽(yáng)照射角度而變化。具體數值請參考當地氣象資料。

　　7、換氣及室外侵入的熱負荷：

　　為了給在計算機房?jì)裙ぷ魅藛T不斷補充新鮮空氣，以及用換氣來(lái)維持機房的正壓，需要通過(guò)空調設備的新風(fēng)口向機房送入室外的新鮮空氣，這些新鮮空氣也將成為熱負荷。通過(guò)門(mén)、窗縫隙和開(kāi)關(guān)而侵入的室外空氣量，隨機房的密封程度，人的出入次數和室外的風(fēng)速而改變。這種熱負荷通常都很小，如需要，可將其拆算為房間的換氣量來(lái)確定熱負荷。

　　8、其它熱負荷：

　　在機房中，除上述熱負荷外，在工作中使用示被器、電烙鐵、吸塵器等都將成為熱負荷。由于這些設備的功耗一般都較小，可粗略按其額定輸入功率與功的熱當量之積來(lái)計算。此外，機房?jì)仁褂么罅康膫鬏旊娎|，也是發(fā)熱體。

　　其計算如下：

　　Q＝860Pl(kcal／h)

　　式中：

　?。?）860：功的熱當量(kca1／h)；

　?。?）P：每米電纜的功耗(W)；

　?。?）l：電纜的長(cháng)度(m)。

　　總之，機房熱負荷應由上述:1～8各項熱負荷之和來(lái)確定。