本文我们将详细了解下直膨式空调的发展历程 。
直膨式房间级空调，室内外机一一对应，一台房间空调为一个独立冷却系统。一般用在小型的数据中心或数据中心建设初期，服务器装机负荷少的条件下使用。
图 1 直膨式 房间空调方案原理
如图5为 直膨式房间级空调 方案原理，第一环节是 直膨式 空调的风机把低温空气送至冷通道内，由于房间气流组织效果不佳，故而蒸发温度一般为 9~15℃，实现出风温度在16~23℃之间， 通过服务器进风口进入服务器，吸收服务器的热量温度升高后排出机柜，一般排风温度在24-35℃之间，再进入 直膨式 空调蒸发器冷却降温，被冷却成16~23℃低温空气，实现服务器芯片热量被空气冷却；
第二环节是 直膨式 空调蒸发器中吸收热量后的气态制冷剂通过压力差（或气泵动力）作用与室外进行直接/间接热交换实现冷凝，其中直接换热器可以是蒸发冷凝器或风冷冷凝器，由于换热环节少，忽略管路、换热器压差影响，其冷凝温度为 9~15℃， 故而采用蒸发冷凝最高可利用自然冷源温度为室外（湿球）温度小于6~11℃，采用风冷冷凝器最高可利用自然冷源温度为室外（干球）温度小于5~11℃。冷凝后的液态制冷剂在重力（或液泵动力）作用下再次输送至蒸发器进行蒸发吸热，完成冷却。当室外温度高于上述温度时，就需要制冷机组进行补偿制冷实现冷却。当第二环节为间接热交换实现冷凝时，就需要一个中间换热器 （板式换热器、壳管式换热器） 进行一次热量交换，此时最高可利用自然冷源温度为湿球温度小于4~10℃。
为了适应计算机行业的发展，计算机和空调设计人员相互合作，针对计算机房空调环境的特点，专门开发了计算机房专用空调机。1964年，力博特(Liebert)推出全世界第一台恒温恒湿机房专用精密空调，从而开启了机房空调行业几十年波澜壮阔的发展史。
图 6 Liebert第一台机房空调
1987年，力博特并入艾默生集团；1996年，力博特/艾默生在天津建立第一家工厂，从事房间级空调机组的最终组装及交付。
图 7 中国天津生产的第一台机房空调
一般而言，房间级机房空调在中国的发展可大致分为三个阶段：
第一阶段1987~2005年 ： 认识学习阶段。 在这个阶段机房空调还掌握在外企或者合资企业手中，此阶段房间空调基本为定速DX压缩制冷空调，整体配置为定速涡旋压缩机+皮带轮风机+热力膨胀阀+室外定速风机（部分可调转速），空调不具备模块化结构，外机也仅仅有平板型，冷量也不大，整个机房回风温度低，一般20~24℃，气流组织差，基本不利用自然冷源，平均PUE一般1.8~2.0，甚至超过3.0。
第一阶段原因大致有：第一，这个时间段中国人对家用空调都还没研究清楚，何况是恒温恒湿精密空调；第二，数据中心、机房、基站的概念在中国人印象内也是模糊不清；第三，中国本身还处于经济恢复与发展阶段，当年交通很不方便，信息传播慢，经济落后，技术知识水平低，对这种稍微高科技没印象。此时大量的外企涌入中国一方面给中国经济带来活力，一方面也给咱们老百姓提供了就业机会，当然外企也从中国人口红利分到了他们想要的利润。
此时机房空调企业主要还是以外企（合资）为主，包括力博特（美国）、艾默生（美国）、佳力图（加拿大）、海洛斯（意大利）、世图兹（德国）、斯泰登高（英国）、依米康（意大利）等。
图 8 早期机房空调品牌
图 9 早期机房空调品牌产品示例
图 10 早期小机房空调
图 11 早期机房空调品牌产品示例
图 12 早期机房空调品牌产品示例-双模块
早期机房空调原理图如图13下，定速涡旋压缩机+皮带轮风机+热力膨胀阀。
图 13 早期机房空调原理图
图 14 早期热力膨胀阀
图 15 早期上/下送风机房空调原理
图 16 早期上送风机房空调
图 17 早期下送风机房空调
该时期房间级机房空调属于黑科技，价格非常高，记得当年一台70kW定速机房空调在2005年售价大约20万，平均3~5元/W，以下举例几款当年产品：
图 18 早期单模块机房空调
图 19 早期双模块机房空调
图 20 早期三模块机房空调
图 21 早期三模块机房空调
第二阶段2005~2017年： 快速发展并赶超阶段。
这个阶段机房空调基本慢慢被中国人学会，甚至反杀，技术水平大幅提升，甚至引领全球。此时各种自然冷却技术运用，各种组合技术运用，模块化、变频等先进理念进入行业。并且房间级空调经过了大幅调整，包括：从压缩机定速转向了变频乃至气泵压缩机、从皮带轮风机转向EC风机、从热力膨胀阀转向了电子膨胀阀、从不带自然冷源转向了带自然冷源、从非模块化转向模块化、外机从平板型到V型、L型乃至喷雾型、从单一DX转向各种组合技术。气流组织也从无组织到各种有组织送风、制冷量也突破了单模块60kW（24℃回风）以上。同时第二阶段中原来产品中各种问题也随着产品大量实践运用开始出现问题，此时产品不断地在与数据中心匹配纠偏。
原因大致有以下：第一，鉴于过去中国经济与全球相比有很大落差，土地、房产建设落后，此时中国融入了世界，并且加入了WTO，这个时间阶段中国大运为“土运”，房地产经济蓬勃发展，大大的促进了经济快速发展，甚至只要能跟房地产相关领域都得到飞速增长，IDC与机房本就属于基础建设或者称为新型基础建设，故而大幅发展。第二，IDC行业快速发展，信息数据大量运用，国门打开，国外先进技术进入国门，国内高校也在暖通空调行业培养了大批60后、70后的优秀人才，这个年龄段的人从小吃过苦，对知识渴望好学，加上中国人骨子里面勤奋好学，快速发展带来了很大的时代红利，他们中间优秀的人才就开始不断完善自身的资源与技术积累，其中一些胆子较大的人就开始利用手中资源进行整合快速发展；第三，空调技术本身属于中低端科技，当内在的那层窗户捅破后，国内很快就掌握到了其中核心，并且中国企业一上来就低价竞争+360度无死角快速服务策略，使得外资企业很难迎合中国环境（中国经过几千年的封建社会，骨子里有一种奴性、奴隶主的思想，当客户受到帝王般服务时，激发了人的欲望，为了享受这种感觉不断地联合做生意，使得外企很难迎合，外企骨子里面更尊重人性，他们主打上班是为了更好的生活，故而服务意识以及产品更新换代意识差，有日子过就行，没必要卷进去）。
此时机房空调企业国产与合资企业PK，并且国产品牌逐渐占据主导地位，包括艾默生（美国）、华为（中国）、英维克（中国）、艾特网能（中国）、佳力图（中国）、世图兹（德国）、海悟（中国）、斯泰科（中国）、依米康（中国）、美的（中国）、格力（中国）、海尔（中国）、海信（中国）、克莱门特（意大利）等。
图 22 第二阶段企业
定速皮带轮风机转向EC风机： 鉴于节能与噪音目的，厂家就将原来使用皮带轮风机更换为EC风机，EC风机采用直流无刷电机和电子控制技术，减少了能量转换过程中的损耗，比传统风机节能20%-30%，同时噪音也得到降低。
图 23 皮带轮风机—EC风机
定速压缩机转向变频压缩机，从变频转向气泵压缩机： 最早变频技术在多联机领域，后来慢慢渗透到家用空调、冰箱、单元机等领域，机房空调鉴于高可靠性引入变频技术相对较晚，大约在2011年，利用变频压缩机不仅可以实现节能，还能实现机房温度控制更精确。
由于机房空调为全年制冷，故而有学者就思考到在过渡季节以及冬季引入气泵技术实现节能，降低无效压缩产生的功耗。早期压缩机是针对舒适性空调设计，压缩比在1.8~2.0工况效率最佳，甚至部分厂家压缩机无法实现气泵功能（压缩比低至1.1运行），随着技术发展，学者就将气泵功能与压缩机进行融合，实现压缩机变频变容变压比运行，不仅未造成成本增加，同时节能提升10~40%，这也是压缩机史上一次较大革命。压缩机本体革命一般包括以下几个：1）从定速到变频，日本人完成；2）从含油压缩机到磁悬浮无油，丹佛斯完成；3）从变频压缩机到准二级喷气增焓压缩机，压缩机带喷射口，针对低温制热领域，日本人完成；4）从传统压缩机到气泵压缩机，压缩机具备提前排气，中国人完成；5）一个压缩机具备大小容积缸体以及具备两级压缩功能，中国人完成。
图 24 定速压缩机—变频压缩机
图 25 变频压缩机—气泵压缩机
热力膨胀阀转向电子膨胀阀： 鉴于机房空调全年运行，系统流量范围大，同时存在低温制冷问题，传统热力膨胀阀调节范围相对较窄、调节精度不足，电子膨胀阀可以预设开度，具有更宽的调节范围、更高的控制精度和更快的响应速度，在变工况适应性、系统控制性能和效率优化方面具有显著优势。
图 26 热力膨胀阀—电子膨胀阀
非模块化转向模块化，尤其是C型材技术，包括带压缩机柜与不带压缩机柜： 机房空调定制化程度较高，企业在成长、运营过程中为降低自身研发投入，需要不断吸收消化客户需求以及整合资源，实现利润提高，故而从非模块化到模块化进步，提高研发效率，降低成本，并满足客户需求，提高产品可靠性。
图 27 非模块化—全模块化
图 28 非模块化—全模块化
图 29 单模块化
图 30 双模块化
图 31 模块化+压缩机柜
图 32 全双模块化
单一的DX制冷到水冷、冷冻水+风冷（双冷源）、冷却水（水冷）+冷冻水、风冷+冷却水等： 传统风冷空调在室外运用尤其室外机存在热岛效应，高温季节能效比低，为了实现节能，同时传统风冷空调由于常年运行难免存在一定故障率，为了弥补不足，学者提出水冷以及双冷源空调，不仅实现备份，同时节能，但是双冷源也存在一定不足，如投入大、风阻大等。
图 33 水冷机房空调
图 34 风冷+冷冻水双冷源
图 35 水冷+冷冻水双冷源
从平板型室外机到V型室外机、L型室外机、U型室外机，同时外机带蒸发冷凝（集成喷雾）： 随着IDC快速发展，服务器功率提升，早期机房建设在城区，没有足够空调安装外机，故而为了节能占地面积，利用传统中央空调模块机冷凝器造型，设计出V型、U型外机，提高空间利用率。同时为了实现空调在夏季高温季节能效比提高、制冷量稳定输出，企业推出喷雾型（带蒸发冷凝功能）外机，但是翅片需要做特殊处理，比如电泳涂层、纳米涂层等，但涂层目前运用来看仍存在腐蚀的现象。
图 36 房间空调外机平板—V/L型
从不带自然冷却到带自然冷却，包括干冷器自然冷却复合型、重力热管复合型、液泵动力热管（氟泵&气泵）复合型等： 鉴于机房空调全年制冷运行，企业与学者不断思考如何利用自然冷源，并需要很好的兼顾夏季制冷，在单元式房间机房空调上，企业与学者推出多种解决思路，目前最主流的还是氟泵空调。
图 37 干冷器自然冷却复合型
图 38 重力热管复合型
图 39 氟泵（液泵）动力热管复合型
图 40 氟泵（液泵）动力热管复合型
无组织送风到有组织送风，包括封闭冷通道、封闭热通道等： 为实现制冷效率提升以及规避局部热点，同时提高空调效率，机房空调气流组织也经历了多次调整，使得空调与服务器运行更为匹配。
图 41 自由送风
图 42 上送风下回风
图 43 下送风上回风
图 44 房间 气流组织 — 封闭冷通道
图 45 房间 气流组织 — 封闭热通道-下送风
图 46 房间 气流组织 — 封闭热通道-弥散式送风
加湿从远红外加湿到电极加湿，乃至目前湿膜加湿： 为了实现加湿节能，从最初红外加湿、电极加湿慢慢过渡到湿膜加湿，同时红外加湿和湿膜加湿还存在一定风险，比如温度过高等。
图 47 加湿演变
加热从翅片管到PTC加热； 最初压缩机为定速，为了平衡一部分冷量、等温除湿等情况用加热平衡，造成很大功耗浪费，并且翅片管加热温度很高，存在烧毁风险，故而目前慢慢开始PTC加热了，当然PTC加热也具有一定局限性，但烧毁风险肯定避免了。
图 48 加热类型演变
第三阶段：2017~至今，精细化竞争与半停滞阶段。 在这个阶段，房间级机房空调经过前面20年发展，几乎已经透支了整个暖通空调行业新技术，开始进入卷成本、卷低价、恶性竞争阶段，比如钣金减薄，换热器减配等，部分元器件开始批量使用国产品牌，原因大致有以下：第一，中国经过几十年改革开放，经济增长已经乏力，加上房地产透支了中国未来几十年的红利，故而产品开始卷起来了；第二，经过三年的疫情，社会迷茫了起来，以前我们可以抄袭别人技术，现在能抄袭的已经都会了，太难太深的技术由于各种原因搞不起来，整个社会都迷茫、无力；第三、中国人想赚快钱的思路刻的很深，贪欲重，基础研究或者突破性技术由于投入大、见效慢，故而不愿意去做，加上中国人与国外近几十年合作，诚信度在过去的几十年展现的不够，国外也开始防着中国人，不愿意再给国人抄袭技术机会，简单粗暴地杂糅技术已经学完了，非常颠覆的技术也没做沉淀，故而只能卷自己。第四、超算的时代到来，芯片摩尔定律失效，服务器功率大幅提升，房间级空调也慢慢不太适合大功率数据中心，被别的产品取代，如列间、风墙、AHU、PHU、DPC、液冷等。
换热器（冷凝器、蒸发器）从直径9.52mm铜管铝翅片到直径7.94mm、7mm铜管铝翅片，翅片形式也从平片、波纹片、开窗片过渡，甚至部分场合开始使用全铝微通道换热器。
图 49 换热器演变
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地下实验动物基地暖通空调运维难点分析0 引言 在一个项目施工完成移交后，就面临着需要对设施配套的各种设备、机械、空调、电气、水暖等等专业工作进行接手，这对于非专业人员是非常大的挑战，出现故障因为没有专业知识及技术不能第一时间解决故障，或者保养维修不及时，导致设备故障率明显增多，无法安全保障实验环境。因此，运行管理与维保在实验室设施中就显的非常重要，维保人员会对设施运行中各种设备进行动态监管、静态监管，对设施、设备等运行进行有效监视，专业的维保，能及时排除较多的故障隐患，可以增加设备运行年限及减少设备运行故障。地下实验动物中心除了这些维保内容外，根据以往运行经验，暖通空调作为实验动物环境控制的基础设施，稳定运行尤为重要。其中环境排风和空调机组防冻是重中之重。
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