为何尺寸精度至关重要
一个中型数据中心（通常IT负载为50–500千瓦）面临一个普遍的挑战：制冷能力必须与热负荷精确匹配。. 超尺寸 会导致压缩机频繁启停、湿度控制不佳以及能源浪费。. 尺寸偏小 风险、热点和设备故障。精密空调（CRAC）的设计目的是进行显热冷却，但其制冷能力必须根据实际热源来计算，而非凭空猜测。.
本文基于工程原理和行业惯例，为中型数据中心提供了一种分步方法，用于确定CRAC机组的选型。我们将探讨热负荷计算、显热比、气流要求、冗余设计以及常见的陷阱。.
步骤 1：计算总热负荷
总热负荷（单位为千瓦或英热单位/小时）是室内所有热源的总和。对于数据中心而言，主要热源是IT设备，但还必须将建筑围护结构的热增益、照明、人员以及辅助设备纳入计算。.
IT设备负载
应采用服务器、交换机和存储设备的铭牌额定值，但需应用一个 多样性系数 （通常为铭牌值的 60–80%），因为设备很少满载运行。如果有测量数据，请直接使用。例如，铭牌功率为 10 kW 的机架，平均功率可能为 7 kW。将 IT 总负载乘以多样性系数，即可得出实际散热量。.
其他热源
请添加以下内容：
- 包络增益: 通过墙壁、窗户、屋顶和地板散失的热量。对于隔热良好的室内房间，该热量通常占IT负荷的5–10%。可采用传热计算，或按每平方米地板面积10–20 W/m²进行估算。.
- 照明: 通常为 10–20 瓦/平方米，具体取决于是 LED 还是荧光灯。.
- 人物: 每人约100–150瓦（显热+潜热）。.
- UPS、PDU 及其他电力损耗: 这些设备通常位于室内或紧邻室内；其排热量通常占IT负荷的5–10%。.
将这些相加，即可得到 总制冷负荷 单位为千瓦（kW）。例如，一个房间的IT负荷为150千瓦，10%建筑围护结构，照明负荷5千瓦，人员负荷2千瓦，以及10千瓦的电能损耗，总负荷为150 + 15 + 5 + 2 + 10 = 182千瓦。.
步骤 2：确定显热比（SHR）
数据中心的湿气产生量极少，因此制冷负荷几乎完全 显热. 显热比（SHR）是指总负荷中的显热部分。对于数据中心而言，SHR通常在0.9到1.0之间。CRAC机组的额定值是总制冷量，但您必须确保 有效容量 满足显热负荷。例如，一台总容量为 100 kW、SHR 为 0.9 的 CRAC 可提供 90 kW 的显热制冷量。如果您的显热负荷为 95 kW，则需要更大容量的机组。.
在比较设备时，请询问在您的设计工况下的显热制冷量（例如，回风温度24°C，相对湿度50%）。有些制造商会单独列出显热制冷量。.
第 3 步：计算风量需求
气流对散热至关重要。所需气流（单位为CFM或m³/h）是根据显热负荷和冷却盘管的温差计算得出的：
风量（CFM）= 显热（BTU/h）÷（1.08 × ΔT） 其中 ΔT 表示 CRAC 两端的温差（通常为 10–20°F 或 5–11°C）。 例如，对于显热负荷为 300,000 BTU/h（约 88 kW）、温差 ΔT 为 15°F 的工况，所需风量为 300,000 / (1.08 × 15) ≈ 18,500 CFM。.
确保CRAC机组的气流符合此要求。气流不足会导致送风温度过高并产生热点。.
第 4 步：考虑冗余和未来增长
在数据中心中，可靠性是不可妥协的。设计应以 N+1冗余: 如果需要 182 kW 的制冷量，可安装三台 91 kW 的机组（2+1）或四台 61 kW 的机组（3+1）。同时还要考虑未来 IT 负载的增长。 一种常见的做法是预留10–20%的冗余空间，但不要过多，以免导致机组短周期运行。.
| 场景 | 总负载（kW） | 机组容量（kW） | 单位数量 (N+1) |
|---|---|---|---|
| 电流负载 | 182 | 91 | 3 (2+1) |
| 采用 20% 工艺 | 218 | 109 | 3 (2+1) |
| 采用30%生长法 | 237 | 79 | 4 (3+1) |
下表展示了冗余和增长如何影响单元数量。请务必根据您的设计条件核实实际容量，而不仅仅是总容量。.
第 5 步：选择合适的 CRAC 类型和配置
CRAC机组有多种配置： 向下气流 （地板下供暖）或 上流 （顶部风管式）。下送风在架空地板数据中心中很常见。此外，还可在以下选项中选择： 风冷式, 水冷式, ，或 乙二醇冷却 根据贵方设施的基础设施情况，提供相应的冷凝器。VERHI 提供一系列专为中型数据中心设计的精密空调，可选配高显热比和节能组件。.
请考虑 节约化 （自然冷却）如果当地气候条件允许，可利用室外空气或水来减少压缩机的运行时间。这可以显著降低PUE，但会影响设备选型，因为当无法进行经济运行时，设备必须处理更大的负荷。.
精密交流电机选型检查表
- 计算考虑多样性系数的IT负载。.
- 加上外壳、照明、人员和电力损耗。.
- 计算总制冷负荷（单位：kW）。.
- 计算显热负荷（SHR 0.9–1.0）。.
- 利用ΔT计算所需的风量。.
- 选择显热制冷量≥显热负荷的CRAC机组。.
- 采用 N+1 冗余设计，并预留未来扩展空间。.
- 请核实风管/风道箱的空气流量和静压。.
- 请根据您的设计工况查阅制造商提供的性能数据。.
- 考虑采取节能措施以节约能源。.
应避免的常见尺码选择误区
请避免以下误区：
- 使用铭牌额定IT负载（不考虑多样性） – 高估了负载，导致选用的设备规格过大。.
- 忽略显热比 – SHR 值较低的设备可能无法满足显热制冷需求。.
- 忽略加湿 – 在干燥气候下，CRAC 可能需要加湿器，从而增加负荷。.
- 以“安全”为由采用超规格设计” – 会导致压缩机频繁启停、除湿效果不佳以及能耗增加。.
- 未考虑气流分布 – 即使总风量正确，布局不当也会导致热点。.
合理的选型不仅仅在于选择功率（kW）足够大的设备，更在于根据具体的热负荷曲线，合理匹配设备容量、风量和冗余度。.
VERHI 工程团队
常见问题解答
总制冷量与显热制冷量有什么区别？
总制冷量包括显热和潜热两部分。显热制冷量是指在不改变湿度的情况下降低温度的那部分。数据中心具有较高的显热负荷，因此必须确保设备的显热制冷量能够满足您的显热负荷需求。.
我应该规划多少冗余？
通常建议中等规模的数据中心采用N+1配置。这意味着，如果需要N台设备来为负载提供制冷，则应安装N+1套设备，这样即使单台设备发生故障，也不会导致系统停机。有些设施会为关键系统选择2N配置，但这会增加成本。.
我可以用普通空调代替精密空调吗？
Comfort型空调机的显热比较低（约为0.7），并非为在高显热负荷下连续运行而设计。此外，它们还缺乏精确的湿度控制功能。精密型CRAC空调专为数据中心环境设计，具有更高的显热比和可靠性。.
如何估算现有IT设备的热负荷？
如果配备了功耗监测功能，请使用平均功耗值。否则，请将铭牌额定值乘以一个多样性系数（0.6–0.8）。对于服务器，您也可以采用每机架的典型值（例如，标准机架为 5–10 kW，高密度机架则更高）。.
海拔高度对CRAC尺寸的选择有何影响？
在较高海拔处，空气密度会降低，从而降低空气的传热能力。这意味着您可能需要更大的风量或更大规格的设备。请参考制造商提供的海拔校正系数，通常在海拔1,000米以上时需进行校正。.
需要帮助为您的数据中心选型精密空调吗？我们的工程师可以分析您的热负荷，并推荐合适的CRAC配置。立即联系VERHI。.
