1 样品的选择
选用机房专用空调的形式和性能指标如表1所示，共测试了17个机房专用空调厂家的样品，在测试过程中，由厂家负责铜管管路连接、制冷剂充注及系统调试。
表1 机房专用空调形式和性能指标
注：机组室内机均配置EC风机（后倾式直流无刷离心风机）。
2 对比测试项目及方法
测试项目包括机房专用空调的制冷量、显冷量、制冷消耗功率、循环风量、室内机噪声、室外机噪声、能效比、显热比、冷风比、电源适用性、报警与保护功能、四遥功能等主要性能。其中制冷性能和噪声的测试依据为GB/T 17758—2010《计算机和数据处理机房用单元式空气调节机》，制冷性能的测试工况执行标准规定，如表２所示，机外静压要求150 Pa，噪声测试工况要求在额定电压、额定频率下稳定运行，运行条件接近额定工况条件，电源适用性、报警与保护功能、四遥功能采用见证检查的方法进行测试。
表2 机房专用空调制冷性能测试工况
3 机房专用空调性能测试平台
机房专用空调性能测试在国家空调设备质量监督检验中心的空调及制冷设备检测室进行。检测室采用空气焓差法和液体载冷剂法，能对被测试机组的空气动力性能、热工性能等多种项目进行测试。检测室高度自动化、智能化，测试设备启停、工况设置调节、数据的采集及计算、原始记录的生成均在监控计算机上完成。同时，尽可能节约能源，利用高温热泵机组回收试验过程中产生的热量，用于试验过程的加热，大大减小了装置的配电容量。
4 检测结果
所测70 kW机房专用空调性能水平参差不齐，65％的机组制冷量超过额定值70 kW，53％的机组能效比达到3.0以上，82％的机组显热比大于等于0.9，76％的机组室内机A声级噪声满足标准要求的75 dB以下，83％的机组室外机A声级噪声满足标准要求的66 dB以下。
所测70 kW机房专用空调能效比为2.26～3.25，显热比为0.84～0.97，冷风比为2.61～4.06 W/（m3/h），室内机A声级噪声为72.3～79.3 dB，室外机Ａ声级噪声为57.2～70.8 dB，机房专用空调电源适用性、告警与保护功能、四遥功能测试结果较好。
5 提高机房专用空调能效水平的分析
很多厂家因缺少专业的实验室，在出厂时未进行调试优化，导致机房专用空调能效水平差异很大，建议各厂家应提高机房专用空调的测试能力。
5.1 压缩机的选型
压缩机是机组的核心部件，其性能好坏直接决定了机组的可靠性、制冷量及能效水平。目前国内机房专用空调主流压缩机均采用了某厂家多种系列柔性涡旋压缩机。为了提高机组能效、制冷量，满足温湿度控制需求，机房专用空调普遍采用压缩机并联组合的方式。有些厂家为了满足制冷量，采用了较大配置的压缩机组合，冷量虽有富余，但换热器面积相对不够，机组能效较低；有的厂家采用较小配置的压缩机组合，冷量又不够。
5.2 蒸发器的选型
蒸发器的合理匹配是保证蒸发压力及机组能效的重要手段，目前国内机房专用空调常见蒸发器面积布置有3种类型：单板形、单V字形及双Ｖ字形布置的方式。对于单板形来说，几个制冷系统共用一组换热器肋片，这种系统在部分负荷时具有较高的效率，但其占用空间较大，对于室内机的其他部件的布置，存在一定难度；单V字形为几个制冷系统分别对应两组蒸发器，互相独立，呈V形夹角；双V字形为几个制冷系统分别对应4组蒸发器，互相独立，呈2个V形夹角，该类型蒸发器制冷剂液体分配最均匀。从理论上来讲，采用双V字形蒸发器的迎风面积可做得最大，迎面风速最小最均匀，另外系统越多，制冷剂液体分配可更均匀，故空气阻力和制冷剂阻力可更小，所配风机的功率容易做得最小，机组效率容易达到最高。
目前国内机房专用空调蒸发器的肋片大部分选用开窗片，少部分厂家采用波纹片。一般来说开窗片的传热系数要高于波纹片。根据设计计算优化，蒸发器的排数一般为4～5排，蒸发器的传热面积一般按400～500 W/m2的单位传热量选取，蒸发器内氟利昂的流通面积一般按40～550 W/mm2设计，片间距一般采用1.8～2.5 mm，铜管一般选用外径9.52 mm的紫铜管。
5.3 冷凝器的选型
冷凝器的合理匹配是保证冷凝压力及机组能效的重要手段，一般根据室内机的容量确定室外机的台数、型号和系统数量。冷凝器的排数一般为3～5排，排数越多，风阻越大，目前主流为4排。冷凝器的传热面积一般按350～600 W/m2的单位面积传热量选取，片间距一般采用1.8～2.5 mm，铜管一般选用外径8.52 mm的紫铜管。从理论上讲，如果追求机组能效比，一般会采用较大的冷凝器传热面积，但片面追求传热面积而不进行优化设计，有可能会使制冷剂流动阻力增加，导致排气压力升高，反而不利于提高机组能效。
5.4 膨胀阀的选型
膨胀阀的合理匹配是保证过热度及蒸发器面积合理利用的重要手段，目前国内机房专用空调主流上采用热力膨胀阀及电子膨胀阀2种，其中电子膨胀阀通过步进电动机驱动实现准确的过热度控制，全年制冷运行能效比较高；而热力膨胀阀一般按照设计工况预先固定一静态过热度，偏离设计工况，过热度会发生变化，对于全年来说室外温度变化很大，因此热力膨胀阀的机组全年能效比相对电子膨胀阀的机组稍差。
5.5 室内风机选型
为追求较高的能效比，机房专用空调室内风机一般选用无刷直流离心式风机（EC风机）。为了满足风量要求，可采用2个风机和多个风机并联的形式，机组宽度决定风机直径，一般风机直径为500～630 mm。
5.6 室外风机选型
室外风机的风量是保证冷凝压力的重要手段，风机性能决定了系统的能效及制冷量，另外室外风机的功率也是影响机组能效的关键因素。目前国内机房专用空调室外机风机一般采用直流控制的变转速风机和不变转速的风机，这2种风机的性能差异也比较大。风机越多，冷凝器的迎面风速可以做得更均匀，噪声会较小，但相应风机的效率会降低，功率会提高。另外，采用锯齿状的冷凝器风机叶片会对空气流动有切割作用，可降低机组噪声。
5.7 制冷剂及充注量
制冷剂的充注量存在一个最佳值，但对于有储液器的系统，影响不会太大。目前国内机房专用空调有带储液器和无储液器，制冷剂的充注量对无储液器的机组影响相对大一些，对于全年运行的机房专用空调，工况变化较大，最佳充注量不同，建议配置储液器。目前国内机房专用空调的制冷剂一般采用R22，有些厂家会采用R407C及R410A。制冷剂的充注量一般按照系统内容积进行估算，一般在0.3～0.4 kg/kW左右。
5.8 其他（连接铜管长度、焊接质量、抽真空、杂物等）
安装质量会影响机组性能，但其影响大小很难评估。另外配管的直径和长度会对制冷剂的流动阻力产生影响，但影响较小。
全文刊登在《暖通空调》2017年第2期（原文：我国机房专用空调性能试验）
作者：
中国建筑科学研究院 杨强 王智超 李强 徐昭炜 勾小溪
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