一、機房得熱量及冷負(fù)荷

1. 機房得熱量

在室內(nèi)外熱、濕擾量作用下，某一時刻進入一個空調(diào)房間的總熱量和濕量稱為在該時刻的得熱量和得濕量。如果得熱量為負(fù)值時稱為耗熱量。根據(jù)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） 機房顯熱量來源

· 透過外窗進人室內(nèi)的太陽輻射熱量；

· 通過圍護結(jié)構(gòu)傳人室內(nèi)的熱量；

· 設(shè)備散熱量；

· 人體散熱量；

· 照明散熱量；

· 新風(fēng)散熱量。

（2） 機房潛熱量來源：

· 工作人員人體散熱量；

· 滲透空氣及新風(fēng)換氣散熱量。

2. 機房冷負(fù)荷：

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

冷負(fù)荷與得熱量在數(shù)量上有時相等，有時則不等。圍護結(jié)構(gòu)熱工特性及得熱量的類型決定了得熱和負(fù)荷的關(guān)系。在瞬時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(gòu)成瞬時負(fù)荷。機房內(nèi)計算機的散熱則大部分構(gòu)成瞬時負(fù)荷，例如CPU散熱片與CPU表面直接接觸，CPU表面的熱量通過熱傳導(dǎo)傳遞給CPU散熱片，散熱風(fēng)扇產(chǎn)生氣流通過熱對流將CPU散熱片表面的熱量帶走，而機箱內(nèi)空氣的流動也是通過熱對流將CPU散熱片周圍空氣的熱量帶走，直到機箱外。

而顯熱得熱中的輻射成分，如外窗的瞬時日射得熱及照明輻射熱，不能立即構(gòu)成瞬時冷負(fù)荷，因為鐳射熱透過空氣被室內(nèi)各種物體的表面所吸收和儲存，這些物體的溫度會升高，一旦其表面溫度高于室內(nèi)空氣溫度時，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內(nèi)所需的冷量

為了確定空調(diào)機的容量，以滿足機房溫度、濕度、潔凈度和送風(fēng)速度的要求（簡稱四度要求）。必須首先計算機房的熱負(fù)荷。

1. 機房的熱負(fù)荷主要來自兩個方面：

（1） 機房內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，它包括：

· 室內(nèi)計算機及外部設(shè)備的發(fā)熱量，機房輔助設(shè)施和機房設(shè)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、潛熱小；

· 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(jié)產(chǎn)生的熱量（潛熱）。

（2） 機房外部產(chǎn)生的熱量，它包括：

· 傳導(dǎo)熱：通過建筑物本體侵入的熱量，如從墻壁、屋頂、隔斷和地面?zhèn)魅霗C房的熱量（顯熱）；

· 放射熱（也稱輻射熱）：由于太陽照射從玻璃窗直接進入房間的熱量（顯熱）；

· 對流產(chǎn)生的熱量；

· 從門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(nèi)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的熱量，不僅使室溫升高，也會增加室內(nèi)的含濕量，因此需要除濕。這部分熱負(fù)荷稱為潛熱負(fù)荷，而機房內(nèi)所有設(shè)備散發(fā)的熱量只是室內(nèi)的溫度升高，這種熱負(fù)荷稱為顯熱負(fù)荷。與一般賓館、辦公室、會議室等潛熱占有相當(dāng)大比例所不同的是，計算機、程控機機房內(nèi)的熱負(fù)荷是以顯熱負(fù)荷為主。因此對于熱負(fù)荷狀況不同的場合應(yīng)選用不同類型的空調(diào)機。通常用顯熱比（SFH）作為空調(diào)機的重要指標(biāo)。

2. 概略計算（也稱為估算）

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

（1） 計算機房（包括程控交換機房）：

· 樓層較高時：250～300kcal/m2h；

· 樓層較低時：150～250kcal/m2h（根據(jù)設(shè)備的密度作適當(dāng)?shù)脑鰷p）。

（2） 辦公室（值班室）：90kcal/m2h.

3. 簡易熱負(fù)荷計算

計算機房空調(diào)負(fù)荷，主要來自計算機設(shè)備、外部設(shè)備及機房設(shè)備的發(fā)熱量，大約占總熱量的80%以上，其次是照明熱、傳導(dǎo)熱、輻射熱等，這幾項計算方法與一般空調(diào)房間負(fù)荷計算相同。計算機制造商，一般能提供設(shè)備發(fā)熱量的具體數(shù)值。否則根據(jù)計算機的耗電量計算其發(fā)熱量。

（1） 外部設(shè)備發(fā)熱量計算：

Q=860N￠（kcal/h）

式中：

· N：用電量（kW）；

· ￠：同時使用系數(shù)（0.2～0.5）；

· 860：功的熱當(dāng)量，即lkW電能全部轉(zhuǎn)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：同時使用系數(shù)；

· h2：利用系數(shù)；

· h3：負(fù)荷工作均勻系數(shù)。

機房內(nèi)各種設(shè)備的總功率，應(yīng)以機房內(nèi)設(shè)備的最大功耗為準(zhǔn)，但這些功耗并未全部轉(zhuǎn)換成熱量，因此，必須用以上三種系數(shù)來修正，這些系數(shù)又與計算機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、用途、工作狀態(tài)及所用電子元件有關(guān)�？傁禂�(shù)一般取0.6～0.8之間為好。

（3） 照明設(shè)備熱負(fù)荷計算

機房照明設(shè)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(shè)備等所吸收而變成熱。

照明設(shè)備的熱負(fù)荷計算如下：

Q=C×Pkcal/h

式中：

· P：照明設(shè)備的標(biāo)稱額定輸出功率（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(nèi)的熱是通過皮膚和呼吸器官放出來的，這種熱量含有水蒸汽，其熱負(fù)荷應(yīng)是顯熱和潛熱負(fù)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(dāng)室溫為24℃時，其顯熱負(fù)荷為56cal，潛熱負(fù)荷為46cal；當(dāng)室溫為21℃時，其顯熱負(fù)荷為65cal，潛熱負(fù)荷為37ca1.在兩種情況下，其總熱負(fù)荷均為102cal.

（5） 圍護結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)熱

通過機房屋頂、墻壁、隔斷等圍護結(jié)構(gòu)進入機房的傳導(dǎo)熱是一個與季節(jié)、時間、地理位置和太陽的照射角度等有關(guān)的量。因此，要準(zhǔn)確地求出這樣的量是很復(fù)雜的問題。

當(dāng)室內(nèi)外空氣溫度保持一定的穩(wěn)定狀態(tài)時，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(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)（kcal/m2h℃）；

· F：圍護結(jié)構(gòu)面積（m2）；

· t1：機房內(nèi)溫度（℃）；

· t2：機房外的計算溫度（℃）。

當(dāng)計算不與室外空氣直接接觸的圍護結(jié)構(gòu)如隔斷等時，室內(nèi)外計算溫度差應(yīng)乘以修正系數(shù)，其值通常取0.4～0.7.常用材料導(dǎo)熱系數(shù)如下表所示：

· 材料導(dǎo)熱系數(shù)（kcal/m2h℃）材料導(dǎo)熱系數(shù)（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） 從玻璃透入的太陽輻射熱當(dāng)玻璃受陽光照射時，一部分被反射、一部分被玻璃吸收，剩下透過玻璃射入機房轉(zhuǎn)化為熱。被玻璃吸收的熱使玻璃溫度升高，其中一部分通過對流進入機房也成為熱負(fù)荷。

透過玻璃進入室內(nèi)的熱量可按下式計算：

Q=KFq（kcal/h）

式中：

· K：太陽輻射熱的透入系數(shù)；

· F：玻璃窗的面積（m2）；

· q：透過玻璃窗進入的太陽輻射熱強度（kcal/m2h）。

透入系數(shù)K值取決于窗戶的種類，通常取0.36～0.4.太陽輻射熱強度q隨緯度、季節(jié)和時間而不同，又隨太陽照射角度而變化。具體數(shù)值請參考當(dāng)?shù)貧庀筚Y料。

（7） 換氣及室外侵入的熱負(fù)荷

為了給在計算機房內(nèi)工作人員不斷補充新鮮空氣，以及用換氣來維持機房的正壓，需要通過空調(diào)設(shè)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(fù)荷。通過門、窗縫隙和開關(guān)而侵入的室外空氣量，隨機房的密封程度，人的出入次數(shù)和室外的風(fēng)速而改變。這種熱負(fù)荷通常都很小，如需要，可將其拆算為房間的換氣量來確定熱負(fù)荷。

（8） 其它熱負(fù)荷

在機房中，除上述熱負(fù)荷外，在工作中使用示被器、電烙鐵、吸塵器等都將成為熱負(fù)荷。由于這些設(shè)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(dāng)量之積來計算。此外，機房內(nèi)使用大量的傳輸電纜，也是發(fā)熱體。

其計算如下：

Q=860Pl（kcal/h）

式中：

· 860：功的熱當(dāng)量（kca1/h）；

· P：每米電纜的功耗（W）；

· l：電纜的長度（m）。

總之，機房熱負(fù)荷應(yīng)由上述：1～8各項熱負(fù)荷之和來確定。