數(shù)據(jù)中心配風(fēng)動(dòng)態(tài)制冷系統(tǒng)與應(yīng)用

1、數(shù)據(jù)中心配風(fēng)動(dòng)態(tài)制冷系統(tǒng)與應(yīng)用來(lái)源：機(jī)房技術(shù)與管理 作者：于郡東 更新時(shí)間：2012-3-8 11:07:01 摘要：數(shù)據(jù)中心機(jī)房為了更加節(jié)省IDC的土建、或是用戶的樓宇租賃費(fèi)用，一些大型化、高密度化、數(shù)據(jù)大集中的IDC和云計(jì)算中心越來(lái)越普及。但是高密度化服務(wù)器機(jī)房的散熱問(wèn)題也越來(lái)越難解決。 窗體頂端窗體底端目前數(shù)據(jù)中心機(jī)房普遍采用下送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，并配合冷熱通道分離。盡管如此，冷熱風(fēng)氣流組織的短路（回流、漏流）和橫向混合（旋流、渦流）現(xiàn)象依然十分嚴(yán)重（如圖1所示）。這會(huì)造成為數(shù)眾多機(jī)房的IT機(jī)架上半部分處于熱氣團(tuán)的包圍之中，此外機(jī)房高架地板內(nèi)線槽等阻擋送風(fēng)的障礙物也堵塞了冷氣的輸出，導(dǎo)致機(jī)架供

2、應(yīng)冷氣風(fēng)量風(fēng)壓嚴(yán)重短缺。 圖1 數(shù)據(jù)中心機(jī)房冷熱風(fēng)氣流短路和橫向混合打破平均分布散熱模式近期，數(shù)據(jù)中心機(jī)房為了更加節(jié)省IDC的土建、或是用戶的樓宇租賃費(fèi)用，一些大型化、高密度化、數(shù)據(jù)大集中的IDC和云計(jì)算中心越來(lái)越普及。但是高密度化服務(wù)器機(jī)房的散熱問(wèn)題也越來(lái)越難解決。如果機(jī)房仍然采用傳統(tǒng)均勻制冷設(shè)計(jì)模式，那么精密空調(diào)系統(tǒng)能耗會(huì)加大，PUE值居高不下。更為嚴(yán)重的是，機(jī)房局部熱點(diǎn)問(wèn)題并非只局限于高密度機(jī)房，在中密度甚至低密度機(jī)房也經(jīng)常出現(xiàn)。例如傳統(tǒng)的程控交換機(jī)房，因空調(diào)擺放于機(jī)房一側(cè)，也會(huì)出現(xiàn)遠(yuǎn)端的局部熱點(diǎn)。在以往的設(shè)計(jì)中按室內(nèi)設(shè)定溫度2024時(shí)，機(jī)架功率在15KW，風(fēng)量在4000m3/h5000

3、m3/h的情況下，一個(gè)機(jī)架散熱的紅外熱像分析圖和機(jī)柜冷卻/散熱分析如圖2所示，從中可見(jiàn)高架地板的冷卻效果會(huì)受地板開(kāi)孔和空調(diào)送風(fēng)影響巨大。圖2 機(jī)架散熱紅外熱像分析圖和機(jī)柜冷卻/散熱分析精確配風(fēng)解決之道針對(duì)機(jī)架散熱負(fù)荷（kw/rack）的不同，就需要采用精確送風(fēng)、按需冷卻的解決方案，以滿足數(shù)據(jù)中心機(jī)房每個(gè)機(jī)架動(dòng)態(tài)制冷的需求。數(shù)據(jù)中心機(jī)房紅外/正風(fēng)壓測(cè)控配風(fēng)地板系統(tǒng)解決方案，采用在機(jī)房局部增加風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)的配風(fēng)地板來(lái)滿足機(jī)房熱點(diǎn)冷卻需求；解決了局部熱點(diǎn)后，繼而就可以避免機(jī)房過(guò)度冷卻，通過(guò)提高空調(diào)設(shè)置溫度來(lái)減少空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行數(shù)量和供冷量，最終達(dá)到機(jī)房節(jié)能的效應(yīng)。配風(fēng)地板單元（ADU），是數(shù)據(jù)中心機(jī)房

4、空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)氣流組織的一種遠(yuǎn)端輔助部件，用于將空調(diào)機(jī)組所產(chǎn)生的冷量（冷氣流）強(qiáng)制的配送到IT機(jī)架的前面板進(jìn)氣口處，以解決傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)方式的不足、尤其是能夠滿足高功率密度機(jī)架的散熱需求（參見(jiàn)圖3）圖3 配風(fēng)地板單元應(yīng)用數(shù)據(jù)中心機(jī)房紅外/正風(fēng)壓測(cè)控配風(fēng)地板系統(tǒng)可以明顯改善機(jī)柜前端的送風(fēng)冷卻效果，解決了高熱密度（虛擬機(jī)、刀片服務(wù)器）負(fù)荷的散熱差以及機(jī)房局部熱島效應(yīng)的難題；并有相應(yīng)空調(diào)節(jié)能效應(yīng)。行級(jí)制冷般的效果傳統(tǒng)的地板下送風(fēng)的氣流組織方式，已經(jīng)無(wú)法解決高密度機(jī)柜的制冷需求。隨著IT技術(shù)的發(fā)展，機(jī)柜功率越來(lái)越大，需要的配風(fēng)風(fēng)量也相應(yīng)的增加。但是，地板下送風(fēng)存在兩個(gè)瓶頸：地板下送風(fēng)截面積和地板的出風(fēng)

5、口有效出風(fēng)面積。為了解決地板下出風(fēng)口的截面積瓶頸，目前鋪設(shè)的地板越來(lái)越高，普遍需要架設(shè)到600mm以上。但是地板出風(fēng)口的面積已經(jīng)達(dá)到了極限，而孔板通風(fēng)率不可能達(dá)到100%；增加每機(jī)柜擁有的通風(fēng)地板數(shù)量又須增加機(jī)房面積。所以，地板下送風(fēng)的平均分布?xì)饬鹘M織方式，目前只能滿足每機(jī)柜4KW以下的功率密度要求。至此業(yè)界內(nèi)絕大多數(shù)下送風(fēng)機(jī)房的地板送風(fēng)風(fēng)壓也僅有25Pa，甚至還有許多的送風(fēng)風(fēng)壓為負(fù)壓區(qū)域（受流體力學(xué)伯努利原理所限）的機(jī)架，以至不能安置高負(fù)荷的設(shè)備。目前，配風(fēng)地板單元機(jī)由高通風(fēng)率的風(fēng)口地板、強(qiáng)制送風(fēng)機(jī)、紅外溫度傳感器、靜態(tài)/動(dòng)態(tài)送風(fēng)風(fēng)壓傳感器以及群控軟件系統(tǒng)等組成，單元機(jī)的尺寸與標(biāo)準(zhǔn)地板相同，

6、現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)只需在有需求的機(jī)柜前替代原來(lái)的地板即可。數(shù)據(jù)中心機(jī)房安置了配風(fēng)地板系統(tǒng)可以產(chǎn)生的優(yōu)勢(shì)是：1、能徹底解決機(jī)柜局部過(guò)熱問(wèn)題，提高主機(jī)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的安全性；2、通過(guò)提升回風(fēng)溫度，提高空調(diào)制冷效率，有效節(jié)省機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)能耗；3、可提高IT設(shè)備的機(jī)柜容積率和出租率，減小耗能PUE值，增效降耗；4、令老機(jī)房經(jīng)過(guò)技改煥發(fā)新的生機(jī)，可大幅節(jié)省新機(jī)房建設(shè)的投資；配風(fēng)地板單元機(jī)樣式如下圖所示： 按倒葫蘆起了瓢數(shù)據(jù)中心機(jī)房紅外/正風(fēng)壓測(cè)控配風(fēng)地板系統(tǒng)并非只是為了解決數(shù)據(jù)中心局部熱點(diǎn)問(wèn)題，而是借助對(duì)送風(fēng)氣流的全面控制，達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)中心制冷精確控制的目的。如果僅僅是采用ADU產(chǎn)品，雖然可以暫時(shí)解決局部熱點(diǎn)問(wèn)題，

7、但是很可能導(dǎo)致按倒葫蘆起了瓢，舊的熱點(diǎn)解決了，新的熱點(diǎn)有會(huì)出現(xiàn)。在新的系統(tǒng)中，通過(guò)采用紅外線測(cè)溫探頭連續(xù)探測(cè)機(jī)柜表面溫度，探測(cè)溫度穩(wěn)定可靠，滿足機(jī)架內(nèi)設(shè)備或局部區(qū)域?qū)囟瓤刂埔?。如果采用紅外線測(cè)溫探頭，探測(cè)的機(jī)柜設(shè)備進(jìn)風(fēng)口或局部區(qū)域溫度，那么就可以自動(dòng)調(diào)整IDC機(jī)房紅外/正風(fēng)壓測(cè)控配風(fēng)地板的風(fēng)量和風(fēng)速。新系統(tǒng)具有風(fēng)壓差設(shè)定功能，可通過(guò)人機(jī)界面設(shè)定風(fēng)機(jī)進(jìn)出端的壓差和配風(fēng)地板送風(fēng)風(fēng)壓，自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)速、風(fēng)壓。新系統(tǒng)適用于電子信息機(jī)房高熱密度負(fù)荷之散熱點(diǎn)區(qū)域，與下送風(fēng)機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)、防靜電地板組合送風(fēng)冷卻機(jī)柜內(nèi)設(shè)備負(fù)荷。摘要：在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDc機(jī)房中，運(yùn)行著大量的計(jì)算機(jī)，服務(wù)器等電子設(shè)備，這

8、些設(shè)備中，使用了大量的集成電路和電子元件，對(duì)使用環(huán)境條件有嚴(yán)格的特定要求，不符合要求的運(yùn)行環(huán)境會(huì)造成電子元?dú)饧膲勖档?，設(shè)備運(yùn)行故障以及設(shè)備腐蝕等嚴(yán)重后果。而當(dāng)前IDc機(jī)房空調(diào)普遍存在氣流組織狀態(tài)差、不能為數(shù)據(jù)設(shè)備體有效降溫、室內(nèi)空氣潔凈度不能滿足國(guó)家規(guī)范的問(wèn)題。作者根據(jù)多年來(lái)對(duì)IDC機(jī)房空調(diào)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，淺談個(gè)人的心得和設(shè)計(jì)建議。 互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(InternetDataCenter。簡(jiǎn)稱IDC機(jī)房設(shè)備運(yùn)行環(huán)境要求： 1IDC機(jī)房設(shè)備間的溫度、濕度和塵埃對(duì)微電子設(shè)備的運(yùn)行及使用壽命有很大的影響。 (1高室溫會(huì)使元件效率急劇下降，低室溫則會(huì)使磁介質(zhì)等發(fā)脆、易裂；溫度的過(guò)大波動(dòng)致使微電子不能正常

9、運(yùn)行。 (2相對(duì)濕度過(guò)低，易產(chǎn)生靜電而對(duì)微電子設(shè)備造成干擾相對(duì)濕度高會(huì)使微電子設(shè)備內(nèi)部焊點(diǎn)和插座的接觸電阻增大。 (3空氣不潔凈，產(chǎn)生的塵埃顆粒積聚，會(huì)使導(dǎo)線被腐蝕斷掉。 2IDC機(jī)房空調(diào)設(shè)計(jì)應(yīng)按設(shè)備生產(chǎn)廠家提供的機(jī)組運(yùn)行環(huán)境要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)通訊設(shè)備不能確定，提不出具體通訊設(shè)備環(huán)境要求時(shí)，可依據(jù)我國(guó)計(jì)算機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50l7493。 2IDC機(jī)房空調(diào)的特點(diǎn) 1設(shè)備的功耗大，發(fā)熱量大。 IDC設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)柜的散熱量大且集中，熱負(fù)荷強(qiáng)度高，約在400600Wm2左右。 2機(jī)房顯熱比高，散濕量小。 IDC機(jī)房所得熱量中，主要來(lái)自設(shè)備運(yùn)行所產(chǎn)生的熱量，顯熱約占總熱量的95左右，顯熱比通常高

10、達(dá)085095；機(jī)房散濕量較小，主要來(lái)自工作人員和滲入的室外空氣，總散濕量約在8169In2?？諝馓幚磉^(guò)程接近于等濕冷卻的干式降溫過(guò)程。 3溫濕度控制精度要求高且穩(wěn)定。 IDC機(jī)房不僅要求溫濕度的波動(dòng)幅度不得超過(guò)規(guī)定的范圍，而且對(duì)溫度變化的梯度有明確的要求。 4需要全年持續(xù)、穩(wěn)定的恒溫運(yùn)行。 由于IDC機(jī)房的熱負(fù)荷強(qiáng)度高，即使在冬季仍然需要空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行供冷運(yùn)行。 5送風(fēng)量大，送、回風(fēng)溫差小。 由于IDC機(jī)房顯熱量大，熱濕比近似無(wú)窮大，送風(fēng)相對(duì)濕度小、焓差小、風(fēng)量大，換氣次 數(shù)達(dá)30次h以上。 6潔凈度要求較高。 IDC機(jī)房應(yīng)保持潔凈的空調(diào)環(huán)境，以有利于通信的安全運(yùn)行和延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。 7空

11、調(diào)系統(tǒng)應(yīng)具有高可靠性。 IDC機(jī)房全年不間斷運(yùn)行，要求系統(tǒng)具有很高的可靠性，由此也要求空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)具有高可靠性。 3當(dāng)前l(fā)DC機(jī)房空調(diào)普遍存在的問(wèn)題 1機(jī)房空調(diào)高能耗、低效率。 IDC機(jī)房空調(diào)服務(wù)的對(duì)象是發(fā)熱量集中的IDC設(shè)備，而現(xiàn)有機(jī)房空調(diào)技術(shù)測(cè)定的均是機(jī)房溫度，往往呈現(xiàn)機(jī)房溫度降下來(lái)但設(shè)備溫度持續(xù)高溫的狀態(tài)，最終造成機(jī)房空調(diào)高能耗、低效率的狀況。 2機(jī)房?jī)?nèi)部環(huán)境溫度不均一，同一時(shí)間測(cè)定的不同區(qū)域溫差有時(shí)可達(dá)5以上。這是機(jī)房氣流組織差，不能將冷風(fēng)有效地作用于設(shè)備體上所造成。 3機(jī)房設(shè)計(jì)遠(yuǎn)期規(guī)劃不到位，機(jī)房擴(kuò)容沒(méi)有充分考慮機(jī)房空調(diào)的預(yù)留位置及檢修條件。 近年來(lái)隨著信息業(yè)務(wù)的快速拓展，機(jī)房不斷擴(kuò)容

12、，而多數(shù)機(jī)房沿用原機(jī)房局址擴(kuò)容，出現(xiàn)使用原精密空調(diào)機(jī)致冷卻能力不足量現(xiàn)象。后期的增設(shè)、檢修不可避免地影響現(xiàn)有空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行，繼而影響到機(jī)房環(huán)境溫度的穩(wěn)定。 4有些機(jī)房采用舒適性空調(diào)。 采用舒適性空調(diào)無(wú)法保持機(jī)房溫度恒定，造成電子元?dú)饧氖褂脡勖蟠蠼档?；無(wú)法控制機(jī)房濕度，導(dǎo)致微電路局部短路產(chǎn)生有破壞性的靜電；風(fēng)量不足和過(guò)濾器效果差，造成機(jī)房潔凈度不夠，灰塵聚集，造成電子設(shè)備散熱困難，導(dǎo)致機(jī)房設(shè)備過(guò)熱和腐蝕。 5有些機(jī)房不設(shè)備用空調(diào)。 機(jī)房運(yùn)行中如一臺(tái)空調(diào)設(shè)備發(fā)生故障必須在很短時(shí)間之內(nèi)對(duì)其完成維修，否貝lJ導(dǎo)致機(jī)房升溫加快、設(shè)備故障發(fā)生。 4IDC機(jī)房應(yīng)采用機(jī)房專用恒溫恒濕精密空調(diào) 對(duì)于IDC機(jī)

13、房來(lái)講，要保證機(jī)房的環(huán)境穩(wěn)定可靠，95以上的熱量均為顯熱量，需要高顯熱比機(jī)組，需要機(jī)房專用精密空調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其特點(diǎn)如下。 1空調(diào)空氣處理的焓差小，風(fēng)量大。 與相同制冷量的空調(diào)機(jī)相比，機(jī)房專用空調(diào)機(jī)的循環(huán)風(fēng)量約大一倍，相應(yīng)的處理焓差只有一半，出風(fēng)溫度高(1315。大風(fēng)量、高風(fēng)壓，換氣次數(shù)最小設(shè)計(jì)為30次h，解決了機(jī)房整體降溫問(wèn)題。 2全年供冷。 機(jī)房專用空調(diào)的設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)室外溫度變化的要求，在一40到+45區(qū)間保證空調(diào)24小時(shí)正常工作，包括降溫和升溫。 3溫度基本無(wú)波動(dòng)。 機(jī)房專用空調(diào)溫度調(diào)節(jié)精度為1，溫度基本無(wú)波動(dòng)。 4濕度控制精度高。 機(jī)房專用空調(diào)的重要控制參數(shù)為濕度，可以達(dá)到±5的

14、控制精度。 5保障機(jī)房潔凈。 機(jī)房專用空調(diào)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)配置的空氣過(guò)濾器為中效過(guò)濾器，在空調(diào)機(jī)結(jié)構(gòu)上預(yù)留亞高效或高效過(guò)濾器的安裝位置或預(yù)留了安裝附件，配合以大風(fēng)量循環(huán)，保障機(jī)房潔凈。 6控制嚴(yán)密。 機(jī)房專用空調(diào)控制系統(tǒng)裝備微型電子計(jì)算機(jī)控制器，能夠?qū)κ覂?nèi)外環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度，具有自診斷功能，對(duì)機(jī)房中漏水、及發(fā)生火災(zāi)等情況進(jìn)行監(jiān)視和報(bào)警，另外，控制器可進(jìn)行聯(lián)機(jī)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控等。 5設(shè)計(jì)有效的氣流組織形式是機(jī)房空調(diào)重中之重 IDC機(jī)房應(yīng)有一個(gè)穩(wěn)定、合理、溫濕度分布均勻的運(yùn)行環(huán)境，在配置機(jī)房精密空調(diào)時(shí)，要求冷風(fēng)循環(huán)次數(shù)不小于30次h、送風(fēng)壓力不小于75Pa，目的是在冷量一定的情況下，通過(guò)大風(fēng)量的

15、循環(huán)使機(jī)房?jī)?nèi)運(yùn)行設(shè)備發(fā)出的熱量能夠迅速得到消除，且通過(guò)高送風(fēng)壓力使冷風(fēng)能夠送到較遠(yuǎn)的設(shè)備處，同時(shí)機(jī)房?jī)?nèi)部的加除濕過(guò)程縮短，濕度分布均勻。這就要求空調(diào)房間有合理的氣流組織。 氣流組織通常為以下五種：上送下回、側(cè)送側(cè)回、中送上下回、上送上回及下送上回。IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)氣流組織通常采用上送下回、下送上回及側(cè)送側(cè)回等幾種氣流組織。下面就傳統(tǒng)的下送上回及上送下回兩種方式的運(yùn)用進(jìn)行比較。 1下送上回氣流組織 這是傳統(tǒng)上用的比較多的一種機(jī)房氣流組織方式IDC機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)架空的活動(dòng)地板，活動(dòng)地板空間用作空調(diào)送風(fēng)的通道?？諝馔ㄟ^(guò)在活動(dòng)地板上裝設(shè)的送風(fēng)口進(jìn)入機(jī)房或機(jī)柜內(nèi)，回風(fēng)通過(guò)機(jī)房頂棚上裝設(shè)的風(fēng)口回至空調(diào)裝置，如

16、圖l所示?；顒?dòng)地板的空調(diào)送風(fēng)口布置在機(jī)柜近側(cè)底部，冷卻空氣從地板風(fēng)口送出，低溫空氣即刻進(jìn)入機(jī)柜，提高了機(jī)柜的冷卻效果。這種方式不需送風(fēng)管和送風(fēng)口，空調(diào)設(shè)備的擺放可以靈活調(diào)整，同時(shí)可將通信工藝各類管線及空調(diào)專業(yè)管線均隱藏在活動(dòng)地板內(nèi)，從而使通信機(jī)房?jī)?nèi)顯得整齊美觀。 但通過(guò)參觀多數(shù)采用此種方式的機(jī)房，發(fā)現(xiàn)在實(shí)際的運(yùn)用中與理論情況相差較遠(yuǎn)，運(yùn)用中出現(xiàn)很多敝端如下： (1實(shí)際使用中由于設(shè)備經(jīng)常擴(kuò)容，靜電地板好多空間被線路占用造成送風(fēng)通路狹小、送風(fēng)不足，同時(shí)也造成機(jī)組送風(fēng)阻力大而影響機(jī)組運(yùn)行； (2地板內(nèi)長(zhǎng)期積灰不易清理造成送風(fēng)清潔度差及管理維護(hù)不方便； (3加濕給水管、凝結(jié)水管都布置在活動(dòng)地板內(nèi)，出現(xiàn)

17、問(wèn)題不易發(fā)現(xiàn)，造成安全隱患， (4活動(dòng)地板的隱蔽性造成安全隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致事故發(fā)生。 綜上所述，應(yīng)根據(jù)機(jī)房的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃另外采用更合理的送風(fēng)形式。 2上送下回氣流組織 上送下回氣流組織是現(xiàn)在機(jī)房通常采用的全室空調(diào)送回風(fēng)的方式，上送還可分為機(jī)房頂送、上部側(cè)送兩種形式，下回通常采用為機(jī)房的下部側(cè)回形式，如圖2、圖3所示。這種氣流組織方式的通信設(shè)備是上走線方式，氣流由機(jī)房上部送到通信設(shè)備，與熱空氣交換后，從機(jī)房的下部的設(shè)備列間通道回到空調(diào)機(jī)組內(nèi)。 這種送風(fēng)方式的缺點(diǎn)是：由于設(shè)備熱空氣向上流動(dòng)，且設(shè)備自帶風(fēng)扇出風(fēng)力強(qiáng)，致使冷風(fēng)不能有效作用至設(shè)備內(nèi)部，冷熱風(fēng)風(fēng)力在設(shè)備半空抵消，從而使得房間最下部溫

18、度偏高，不能有效為設(shè)備體降溫。但這種方式比下送風(fēng)有著明顯的優(yōu)點(diǎn)如下： (1由于風(fēng)管內(nèi)不易積灰，從而使空調(diào)機(jī)組的過(guò)濾網(wǎng)使用時(shí)間長(zhǎng)，減少維護(hù)管理的工作量，且送風(fēng)清潔，通信設(shè)備較好保持清潔； (2空調(diào)機(jī)組所需加濕給水管、凝結(jié)水管均為明布置，一旦有漏水現(xiàn)象，能快速發(fā)現(xiàn)，及時(shí)排除，消除引起機(jī)房安傘隱患； (3通信設(shè)備一般多是分期分批、逐步安裝，空調(diào)設(shè)備也可與通信設(shè)備同步分批安裝，利于擴(kuò)容建設(shè)。 通過(guò)上述比較，筆者認(rèn)為：為保證安全生產(chǎn)，應(yīng)考慮采用上送風(fēng)方式，不建議采用下送風(fēng)方式。在規(guī)劃初期進(jìn)行通信設(shè)備走線設(shè)計(jì)時(shí)，盡量做到統(tǒng)一規(guī)劃、合理設(shè)計(jì)，設(shè)備專業(yè)和空調(diào)專業(yè)密切配合、協(xié)調(diào)布置，走線架和空調(diào)風(fēng)口有序錯(cuò)開(kāi)，風(fēng)

19、口有效布置在設(shè)備列問(wèn)，不要采用散流器送風(fēng)，而代之以直吹式的雙層百葉風(fēng)口，保證有足夠的風(fēng)壓使空調(diào)送風(fēng)可有效作用到設(shè)備底部，設(shè)備專業(yè)考慮通暢的回風(fēng)通道，也可取得很好的空調(diào)效果。 6IDC機(jī)房空調(diào)設(shè)計(jì)應(yīng)充分應(yīng)考慮維修方便并為擴(kuò)容預(yù)留條件 一般在工程初期時(shí)通信設(shè)備少，管線少，且開(kāi)始管線的布置也是整齊有序，能保證有足夠的空間給空調(diào)送風(fēng)用。隨著機(jī)房建設(shè)的發(fā)展，多數(shù)機(jī)房仍沿用原機(jī)房局址進(jìn)行擴(kuò)容而成，常見(jiàn)如下問(wèn)題： 1使用原精密空調(diào)機(jī)組跟不上機(jī)房建設(shè)發(fā)展的需求，產(chǎn)生機(jī)房冷卻能力不足，而后期空調(diào)擴(kuò)容跟不上，造成機(jī)房正常運(yùn)行的極大隱患； 2沒(méi)有備用空調(diào)。為保證通信設(shè)備正常運(yùn)行、通信不中斷，使用中如一臺(tái)空調(diào)設(shè)備發(fā)生

20、故障必須在半小時(shí)之內(nèi)對(duì)其完成維修或更換，工作難度相當(dāng)大；更換過(guò)程中不得不安裝臨時(shí)分體空調(diào)以保證通信設(shè)備正常運(yùn)行。 3沒(méi)有足夠檢修空間，造成空調(diào)設(shè)備檢修特別困難，工作難度相當(dāng)大，在實(shí)際使用過(guò)程中，使用單位反映問(wèn)題也比較多。 所以在機(jī)房設(shè)計(jì)時(shí)一定要做過(guò)遠(yuǎn)期規(guī)劃和近期規(guī)劃的合諧合理統(tǒng)一，不能只顧眼前方便而忽略發(fā)展預(yù)留足夠的空調(diào)增容及檢修條件，否則會(huì)帶來(lái)后期隱患而進(jìn)行補(bǔ)救時(shí)付出更大代價(jià)。 7小結(jié) 設(shè)計(jì)IDC機(jī)房時(shí)，要各專業(yè)緊密配合，遠(yuǎn)期和近期統(tǒng)一規(guī)劃、合理設(shè)計(jì)。空調(diào)專業(yè)要保證為機(jī)房提供良好的運(yùn)行環(huán)境，采用機(jī)房專用恒溫恒濕精密空調(diào)，合理設(shè)計(jì)氣流組織，充分考慮機(jī)房空調(diào)的備用、檢修及擴(kuò)客空間。合理設(shè)計(jì)機(jī)房空

21、調(diào)是保證機(jī)房安全生產(chǎn)的必備前提條件。 一、引言 IT行業(yè)大中型互聯(lián)網(wǎng)信息數(shù)據(jù)中心（IDC）是企業(yè)、商戶或網(wǎng)站服務(wù)器群托管的場(chǎng)所，也是保障各行業(yè)大型企業(yè)總部與全球各分支機(jī)構(gòu)信息傳輸與信息存儲(chǔ)安全的集成技術(shù)平臺(tái)。隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展以及全球化業(yè)務(wù)的迅速開(kāi)展，IDC機(jī)房的建設(shè)與需求越來(lái)越多。與此同時(shí)，由于電子設(shè)備發(fā)熱量的不斷增大，大型IDC機(jī)房的耗電量和機(jī)房環(huán)境溫度超標(biāo)現(xiàn)象頻頻發(fā)生,已經(jīng)成為制約IT行業(yè)發(fā)展的全球化問(wèn)題。 IDC機(jī)房的安全與能耗問(wèn)題一直被國(guó)外先進(jìn)國(guó)家所重視，如美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家都投入了大量資金對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行研究。我國(guó)在這方面的起步比較晚，但最近相關(guān)的研究力度也在不斷加大。 二、問(wèn)題

22、的提出 滿布在IDC機(jī)房?jī)?nèi)的各類電信設(shè)備通常散熱量大且持續(xù)穩(wěn)定，需要提供穩(wěn)定而適合的溫度、濕度環(huán)境，才能保證這些設(shè)備正常工作。為了給IDC機(jī)房提供適合且穩(wěn)定的溫濕度工作環(huán)境，所配置的空調(diào)系統(tǒng)往往較一般的民用或工業(yè)用空調(diào)系統(tǒng)具有：系統(tǒng)送風(fēng)量大、送風(fēng)焓差小、且需要常年不間斷地連續(xù)運(yùn)行的特點(diǎn)。因此，也可以說(shuō)IDC機(jī)房是一個(gè)用能密度高、空調(diào)耗能大的產(chǎn)業(yè)設(shè)施。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電信網(wǎng)絡(luò)和傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，催生了IDC業(yè)務(wù)的快速成長(zhǎng)，我國(guó)相應(yīng)的技術(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的制定或修訂尚未跟上此類技術(shù)快速發(fā)展的步伐。大多數(shù)的IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仍在沿用上世紀(jì)90年代計(jì)算機(jī)房的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)方法和思路也在參照民用

23、建筑空調(diào)系統(tǒng)或一般工藝空調(diào)系統(tǒng)的做法。 與一般民用建筑或工藝設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)不同的是，IDC空調(diào)系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象是放置在機(jī)架上的服務(wù)器，這些服務(wù)器在IDC機(jī)房?jī)?nèi)的擺放位置相對(duì)比較固定、發(fā)熱源穩(wěn)定且發(fā)熱密度大。根據(jù)服務(wù)器的工作特點(diǎn)以及對(duì)周圍工作環(huán)境的要求，美國(guó)ASHRAEHandbook2007HVACApplication1對(duì)IDC機(jī)房室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提出了具體的要求（表1），并明確指出，表中設(shè)計(jì)參數(shù)為服務(wù)器等通信設(shè)備進(jìn)風(fēng)口處的參數(shù)，而并非IDC機(jī)房的平均參數(shù)，更不是空調(diào)系統(tǒng)回風(fēng)口的參數(shù)。國(guó)內(nèi)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50174-93）2要求的機(jī)房?jī)?nèi)的溫濕度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)基本同表1。 表1

24、美國(guó)ASHRAE設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（2007年） 但據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)IDC機(jī)房設(shè)計(jì)，多是將表1中的設(shè)計(jì)參數(shù)視為空調(diào)系統(tǒng)回風(fēng)口的參數(shù)；而且大多數(shù)的服務(wù)器使用者以及IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理人員，也是以空調(diào)系統(tǒng)回風(fēng)口的參數(shù)是否滿足表1作為判斷IDC機(jī)房空調(diào)環(huán)境溫度是否正常的標(biāo)準(zhǔn)。顯然，這種對(duì)設(shè)計(jì)與運(yùn)行控制標(biāo)準(zhǔn)理解的誤差，不僅不必要地提高了IDC機(jī)房的空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)，更直接地導(dǎo)致了空調(diào)設(shè)備選型不合理的問(wèn)題，使空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗增加。 a機(jī)柜外形b某機(jī)柜背面壁面溫度分布 另外，由于IDC機(jī)房設(shè)備散熱量大，所需要的“供電電源功率密度”高達(dá)1.0kW/m2，散濕量小，主要是顯熱負(fù)荷，因此要求空調(diào)機(jī)組小焓差、大風(fēng)量送風(fēng)、且

25、全天候的全年連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)氣流組織要求很高。目前，采用比較多的空調(diào)送回風(fēng)方式有地板下送上回、上送上回以及上送側(cè)回等方式。由于服務(wù)器機(jī)架/機(jī)柜布置方式的特殊性，要求能將低溫空氣直接送到機(jī)架/機(jī)柜中，以提高能量利用系數(shù)。但據(jù)調(diào)查，目前較為普遍存在的問(wèn)題是，IDC機(jī)房的空調(diào)送、回風(fēng)方式仍然類似民用建筑和一般工藝的空調(diào)送、回風(fēng)方式，更多的是關(guān)注整個(gè)房間，而不是重點(diǎn)關(guān)注每個(gè)機(jī)架/機(jī)柜中的氣流流通情況。因此，一些IDC機(jī)房的盡管空調(diào)送風(fēng)量非常大，換氣次數(shù)甚至高達(dá)100次/h，但服務(wù)器區(qū)的環(huán)境溫度超標(biāo)，空調(diào)系統(tǒng)能量利用率不高。如圖1所示，空調(diào)氣流組織的不合理導(dǎo)致機(jī)柜周圍的壁面溫度高達(dá) 50，對(duì)服

26、務(wù)器的安全運(yùn)行非常不利。 三、現(xiàn)狀調(diào)查 為了對(duì)IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行狀況更深入的了解，筆者于2007年9月11月對(duì)北京某企業(yè)的冷負(fù)荷1400W/m2以下的IDC機(jī)房進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)調(diào)研。所調(diào)查的機(jī)房大多采用了上送側(cè)回的氣流組織形式，但大多存在不同程度的氣流組織不合理以及耗能嚴(yán)重的問(wèn)題。 以其中的一個(gè)典型IDC機(jī)房為例，該機(jī)房機(jī)架布置形式為冷/熱不分區(qū)；每列機(jī)架含16機(jī)柜，每個(gè)機(jī)架最多可放置11個(gè)服務(wù)器，機(jī)架間距為1.2m；空調(diào)氣流組織形式采用了風(fēng)管上送風(fēng)、自由下側(cè)回風(fēng)的方式；空調(diào)機(jī)組采用機(jī)房專用空調(diào)機(jī)；配置的空調(diào)機(jī)組制冷容量為1793W/，房間換氣次數(shù)為102次/h。機(jī)房?jī)?nèi)各送風(fēng)口的送風(fēng)

27、溫度與速度、以及機(jī)架區(qū)域不同高度處速度場(chǎng)與溫度場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果如圖2。 a送風(fēng)口溫度、速度場(chǎng)b機(jī)架區(qū)域不同高度速度場(chǎng)c機(jī)架區(qū)域不同高度溫度場(chǎng) 圖2a中各測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分別為送風(fēng)溫度（）（上行）和送風(fēng)速度（m/s）（下行）。由圖可知，機(jī)架附近的送風(fēng)溫度范圍在12.622之間，大多為1317；送風(fēng)速度0.34.8m/s，基本趨勢(shì)是遠(yuǎn)離空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)口速度偏小，而靠近空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)口速度偏大；空調(diào)機(jī)組回風(fēng)口處的回風(fēng)溫度為1823.5。由于送風(fēng)管道系統(tǒng)的最大送風(fēng)速度高達(dá)4.8m/s、而最小的送風(fēng)速度僅0.3m/s，導(dǎo)致整個(gè)機(jī)房速度場(chǎng)分布不均勻，進(jìn)而影響溫度場(chǎng)分布，使局部區(qū)域溫度明顯高于平均溫度、甚至過(guò)熱。 圖2

28、b為機(jī)架附近不同高度處各測(cè)點(diǎn)速度實(shí)測(cè)值，測(cè)點(diǎn)高度分別為0.4m、1.1m、1.8m。速度分布在0.22.55m/s的范圍內(nèi)，沿機(jī)架高度方向速度變化相對(duì)比較大，基本規(guī)律是機(jī)架前面的風(fēng)速普遍較機(jī)架背面的風(fēng)速小。 圖2c為各機(jī)架附近不同高度處各測(cè)點(diǎn)溫度實(shí)測(cè)值，測(cè)點(diǎn)高度分別為0.4m、1.1m、1.8m。由于機(jī)架的排列方式屬于冷/熱不分區(qū)的形式，由送風(fēng)管道送出的較低溫的冷卻氣流與從機(jī)架背面排出的熱氣流相互摻混，使得機(jī)架前面即服務(wù)器進(jìn)風(fēng)口處的空氣溫度（1522）已比送風(fēng)管道出風(fēng)口的溫度（1317）提高了許多；而機(jī)架背面的溫度除個(gè)別點(diǎn)外，基本分布在24-31的范圍內(nèi)。由于采用了機(jī)架冷/熱不分區(qū)的排列方式，

29、盡管送出了很低的空氣溫度，但由于送風(fēng)區(qū)與回風(fēng)區(qū)交織在一起，導(dǎo)致冷/熱氣流摻混和部分“短路”，使得機(jī)架前面服務(wù)器進(jìn)風(fēng)氣流溫升較大（高達(dá)5），大量浪費(fèi)了空調(diào)機(jī)的制冷能量。 另外，機(jī)房?jī)?nèi)回風(fēng)區(qū)域的熱堆積現(xiàn)象比較嚴(yán)重，尤其是遠(yuǎn)離空調(diào)機(jī)組回風(fēng)口的機(jī)架區(qū)域回風(fēng)不暢，回風(fēng)阻力平衡不好；空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行工況嚴(yán)重偏離最佳工作區(qū)，運(yùn)行效率低。鑒于IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行過(guò)程中存在的一些問(wèn)題，本研究重點(diǎn)以IDC機(jī)房空調(diào)氣流組織方式為研究對(duì)象，根據(jù)實(shí)測(cè)調(diào)研的結(jié)果，并結(jié)合CFD三維流場(chǎng)模擬計(jì)算技術(shù)，對(duì)IDC機(jī)房空調(diào)上送風(fēng)氣流組織優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探討。 四、數(shù)學(xué)模型和數(shù)值方法 4.1物理模型 選取有典型代表性的IDC機(jī)

30、房作為分析對(duì)象，計(jì)算機(jī)房空間尺寸為13.6m×6.9m×4.0m(長(zhǎng)×寬×高，放置三列機(jī)架，每列機(jī)架由16個(gè)機(jī)架組成，每個(gè)機(jī)架可擺放11臺(tái)服務(wù)器，計(jì)算機(jī)房示意圖如圖3，計(jì)算機(jī)房物理模型如圖4所示。 為了簡(jiǎn)化分析，作如下假設(shè)： 1）不考慮IDC機(jī)房?jī)?nèi)管道、電纜和支架對(duì)室內(nèi)氣流組織的影響； 2）除服務(wù)器外，不考慮人員及其他物體的散熱； 3）機(jī)房外界的大氣壓按照101325Pa考慮； 4機(jī)房?jī)?nèi)的空氣氣流按照不可壓縮粘性流體考慮； 4.2控制方程3 考慮IDC機(jī)房?jī)?nèi)空氣流動(dòng)基本為湍流流動(dòng)，采用三維N-S方程作為控制方程，并采用標(biāo)準(zhǔn)k-模型建立封閉的控制方程組。

31、連續(xù)方程：式中， 空氣密度 (kg/m3； t時(shí)間 (s； U速度矢量 (m/s； T空氣溫度 (K； 導(dǎo)熱系數(shù) (W/mK； cp定壓比熱 (kJ/kgK； 速度變量，代表三個(gè)坐標(biāo)方向上的分速度u、v、w (m/s； 動(dòng)力粘度 Ns/m2； T S 、 S 廣義源項(xiàng)。4.3邊界條件4 1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的邊界條件：將室內(nèi)的屋頂和所有墻壁均視為絕熱邊界。 2）送風(fēng)口的邊界條件：送風(fēng)口設(shè)置為速度入口邊界，溫度18，總送風(fēng)量40000m3/h。 3）回風(fēng)口的邊界條件：回風(fēng)口設(shè)置為自由回風(fēng)邊界。 采用壁面函數(shù)法處理近壁面問(wèn)題，利用有限體積法離散控制方程，并用SIMPLEST算法進(jìn)行壓力速度耦合計(jì)算。 4.

32、4算例驗(yàn)證 為驗(yàn)證所建立模型及其算法的可行性，選取某IDC機(jī)房為比較對(duì)象（圖5），將該機(jī)房?jī)?nèi)服務(wù)器周圍各測(cè)點(diǎn)溫度的實(shí)測(cè)值與計(jì)算值進(jìn)行比較（圖6）。由圖6可見(jiàn)，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值基本吻合。 五、空調(diào)氣流組織方案優(yōu)化 計(jì)算條件：以圖4的物理模型為基礎(chǔ)，假定各機(jī)架均布滿服務(wù)器，單臺(tái)服務(wù)器的發(fā)熱量為220W/臺(tái)，不考慮新風(fēng)負(fù)荷，考慮1.2的附加系數(shù)，計(jì)算總冷負(fù)荷為140kW，空調(diào)系統(tǒng)送回風(fēng)方式為上送下側(cè)回，給定總風(fēng)量和送風(fēng)溫度。 計(jì)算工況：為了重點(diǎn)把握機(jī)架排列方式、送風(fēng)口距機(jī)架距離、各送風(fēng)口間距、回風(fēng)區(qū)氣流流動(dòng)狀況等參數(shù)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)速度場(chǎng)與溫度場(chǎng)的影響規(guī)律，分別按五種計(jì)算工況進(jìn)行了比較計(jì)算（如表2）。 5.1

33、基本方案（工況1） 根據(jù)調(diào)研結(jié)果，目前機(jī)架的布置方式大多采用了冷/熱不分區(qū)的方式，故以此工況為基本比較方案。 計(jì)算條件為：機(jī)架間距為1.2m，送風(fēng)口高度3.1m，單排4個(gè)送風(fēng)口，總送風(fēng)量40000m3/h，送風(fēng)溫度18；計(jì)算結(jié)果如圖7（圖中坐標(biāo)Z表示截面距地高度，Y表示截面沿機(jī)房長(zhǎng)度方向距無(wú)風(fēng)口側(cè)墻距離）。 從圖中可知，機(jī)架排列由于采用了冷/熱不分區(qū)的方式，前一列機(jī)架服務(wù)器的排風(fēng)與后一列機(jī)架服務(wù)器的進(jìn)風(fēng)共用一個(gè)通道，冷熱空氣摻混比較嚴(yán)重，服務(wù)器的進(jìn)風(fēng)溫度已達(dá)2426，較送風(fēng)口的溫度升高了68，所提供冷量并沒(méi)有充分用于冷卻服務(wù)器進(jìn)口的空氣，造成能量利用效率偏低。 Z=1m截面圖Y=5m截面圖 5

34、.2機(jī)架冷/熱分區(qū)（工況2） 將工況1的機(jī)架冷/熱不分區(qū)的排列方式改為冷/熱分區(qū)（如圖8）。計(jì)算條件：冷/熱區(qū)間距分別為0.9m/1.2m，單排6個(gè)送風(fēng)口，其它條件同工況1；計(jì)算結(jié)果如圖9所示。 與工況1比較，服務(wù)器的進(jìn)風(fēng)溫度大約為2123，較工況1降低了3。由于采用了機(jī)架冷/熱分區(qū)的排列方式，避免了冷熱氣流摻混和短路，可使低溫送風(fēng)氣流在到達(dá)服務(wù)器進(jìn)風(fēng)口途中受到較少的熱干擾，提高了空調(diào)能量利用率，但是熱區(qū)（回風(fēng)區(qū)）的熱堆積現(xiàn)象較嚴(yán)重，熱區(qū)內(nèi)溫度大于35。 Z=1m截面圖Y=5m截面圖 5.3降低送風(fēng)口高度（工況3） 鑒于工況2存在的熱區(qū)溫度較高的問(wèn)題，通過(guò)降低送風(fēng)口高度的方法彌補(bǔ)工況2的不足。

35、計(jì)算條件：送風(fēng)口高度距地面2.4m，其它條件同工況2；計(jì)算結(jié)果如圖10。 Z=1m截面圖Y=5m截面圖 由圖10可見(jiàn)，由于送風(fēng)口更為接近機(jī)架服務(wù)器的進(jìn)風(fēng)區(qū)域，送風(fēng)氣流沿途受到的熱干擾進(jìn)一步減少，冷區(qū)的溫度較工況2降低了2為1921，已非常接近送風(fēng)口的溫度18，使得熱區(qū)環(huán)境得到顯著改善，熱區(qū)溫度大多降為2933左右。 5.4縮減送風(fēng)口間距（工況4） 為了進(jìn)一步降低工況3的服務(wù)器進(jìn)口溫度，改善機(jī)架周圍區(qū)域的溫度環(huán)境，提高空調(diào)能量利用系數(shù)，考慮在工況3的基礎(chǔ)上進(jìn)一步縮減送風(fēng)口間距，提高送風(fēng)氣流速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布的均勻性。計(jì)算條件：縮減送風(fēng)口間距，單排8個(gè)送風(fēng)口，其它條件同工況3；計(jì)算結(jié)果如圖11。

36、Z=1m截面圖Y=5m截面圖 送風(fēng)口距離的縮減，使冷區(qū)溫度環(huán)境得到了進(jìn)一步的改善，此時(shí)冷區(qū)溫度較工況3又降低了1為18-20；同時(shí)熱區(qū)的平均溫度得到了改善。 5.5加強(qiáng)熱區(qū)氣流流動(dòng)（工況5） 由工況24的計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，機(jī)架冷/熱分區(qū)后，普遍存在的問(wèn)題是熱區(qū)出現(xiàn)熱堆積現(xiàn)象，熱區(qū)溫度偏高。為了促進(jìn)熱區(qū)空氣的流動(dòng)，盡快流回至空調(diào)系統(tǒng)的回風(fēng)口，避免熱堆積，可考慮在工況4的基礎(chǔ)上加設(shè)熱區(qū)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)，以促進(jìn)熱區(qū)氣流流動(dòng)。計(jì)算條件：在熱區(qū)上部加設(shè)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)，其它條件同工況4；計(jì)算結(jié)果如圖12。 Z=1m截面圖Y=5m截面圖 加設(shè)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)后，熱區(qū)的溫度環(huán)境得到了明顯改善，區(qū)域溫度基本控制在35以下。 結(jié)論 筆者通

37、過(guò)對(duì)北京地區(qū)一些IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行狀況的調(diào)研以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，對(duì)目前IDC機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理過(guò)程中存在的一些問(wèn)題有了一些初步的了解。針對(duì)存在的問(wèn)題，結(jié)合理論分析與數(shù)值計(jì)算的方法，對(duì)IDC機(jī)房空調(diào)管道上送、自由側(cè)回的氣流組織設(shè)計(jì)方案分五種工況進(jìn)行了初步的比較與優(yōu)化，根據(jù)計(jì)算結(jié)果獲得了如下一些認(rèn)識(shí)： 1）服務(wù)器機(jī)架的排列方式對(duì)機(jī)房氣流組織的影響較大，采用機(jī)架冷/熱分區(qū)的排列方式（工況2）較冷/熱不分區(qū)（工況1），可使服務(wù)器的進(jìn)風(fēng)溫度大幅下降（計(jì)算模型結(jié)果下降了3機(jī)房氣流組織來(lái)源：中國(guó)綠色數(shù)據(jù)中心 作者：機(jī)房360 更新時(shí)間：2009-5-6 22:12:26 摘要：大中型數(shù)據(jù)中心機(jī)

38、房的電子設(shè)備密集布放，總冷負(fù)荷比較大，每平方米大約在300600W，有的甚至更高，其中設(shè)備冷負(fù)荷占到80%以上。針對(duì)于機(jī)房的余熱量大、發(fā)熱源集中的特點(diǎn)，就需要有合理的氣流組織的分配和分布，有效地將機(jī)房?jī)?nèi)的余熱消除，保證電子設(shè)備對(duì)環(huán)境溫濕度、潔凈度、送風(fēng)速度以及人員對(duì)舒適度的需要。 大中型數(shù)據(jù)中心機(jī)房的電子設(shè)備密集布放，總冷負(fù)荷比較大，每平方米大約在300600W，有的甚至更高，其中設(shè)備冷負(fù)荷占到80%以上。針對(duì)于機(jī)房的余熱量大、發(fā)熱源集中的特點(diǎn)，就需要有合理的氣流組織的分配和分布，有效地將機(jī)房?jī)?nèi)的余熱消除，保證電子設(shè)備對(duì)環(huán)境溫濕度、潔凈度、送風(fēng)速度以及人員對(duì)舒適度的需要。一、氣流組織確定機(jī)房的

39、氣流組織形式有下送上回、上送側(cè)回(下回方式，氣流組織形式的確定要考慮以下幾個(gè)方面:(1首先要依據(jù)設(shè)備冷卻方式、安裝方式，如設(shè)備或機(jī)柜自帶冷卻風(fēng)扇或冷卻盤管，目前較常見(jiàn)的設(shè)備和機(jī)柜的冷卻方式都是從前面進(jìn)風(fēng)，后面域上部出風(fēng)。(2冷量的高效利用。使散熱設(shè)備在冷空氣的射流范圍內(nèi)。(3機(jī)房建筑結(jié)構(gòu)、平面布局。機(jī)房各個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)要依托于建筑環(huán)境中，也受到這些因素的制約，如建筑層高、形狀、面積等。二、氣流組織形式(一下送上回方式下送上回方式是大中型數(shù)據(jù)中心機(jī)房常用的方式，空調(diào)機(jī)組送出的低溫空氣迅速冷卻設(shè)備，利用熱力環(huán)流能有效利用冷空氣冷卻效率，因?yàn)闊峥諝饷芏刃?、輕，它會(huì)往上升;冷空氣密度大、沉，它會(huì)往下降，

40、填補(bǔ)熱空氣上升留下的空缺，形成氣流的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，這就是熱力環(huán)流。熱力環(huán)流不同于水平流動(dòng)的風(fēng)，它是空氣上下垂直的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，冷與熱激發(fā)出氣流緩慢的運(yùn)動(dòng)。跟風(fēng)不一樣，風(fēng)能夠改造局部環(huán)境的氣候，而熱力環(huán)流是氣流運(yùn)動(dòng)的原始動(dòng)力。利用氣流的原始動(dòng)力，可以不用設(shè)置動(dòng)力設(shè)備，同樣達(dá)到最佳的冷卻效果，如圖4-1所示。圖4-1下送上回氣流組織送風(fēng)口可安裝在高架活動(dòng)地板上，也可用高架地板配套的風(fēng)口板送風(fēng)（見(jiàn)圖42），地板下的空司可作為空調(diào)送風(fēng)靜壓箱。靜壓箱可以減少送風(fēng)系統(tǒng)動(dòng)壓、增加靜壓、穩(wěn)定氣流和減少氣流振動(dòng)，可使送風(fēng)效果更加理想?？諝饨?jīng)過(guò)地板上安裝的風(fēng)口板向設(shè)備和機(jī)柜送風(fēng)。圖4-2美國(guó)2005年4月發(fā)布的TIA94

41、2數(shù)據(jù)申心通信基礎(chǔ)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)中要求機(jī)房?jī)?nèi)計(jì)算機(jī)設(shè)備及機(jī)架采用"冷熱通道"的安裝方式。"冷熱通道"的設(shè)備布置方式，打破常規(guī)，將機(jī)柜采用"背靠背、面對(duì)面"擺放，這樣在兩排機(jī)柜的正面面對(duì)通道中間布置冷風(fēng)出口，形成一個(gè)冷空氣區(qū)"冷通道"，冷空氣流經(jīng)設(shè)備后形成的熱空氣，排放到兩排機(jī)柜背面中的"熱通道"中，通過(guò)熱通道上方布置的回風(fēng)口回到空調(diào)系統(tǒng)，使整個(gè)機(jī)房氣流、能量流流動(dòng)通暢，提高了機(jī)房精密空調(diào)的利用率，進(jìn)一步提高制冷效果，如圖43所示。圖4-3冷熱通道示意圖回風(fēng)口可安裝在天花板上，也可以利用穿孔的鋁天花板回

42、風(fēng)，它的孔徑不能小于2mm，穿孔面積應(yīng)在15%以上?；仫L(fēng)同樣也是利用天花板與樓板之間的構(gòu)成的靜壓箱回風(fēng)。下送上回風(fēng)具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):(1有效利用冷源，減少能耗。(2機(jī)房?jī)?nèi)整齊、美觀，所有線槽都可暗敷。(3便于設(shè)備擴(kuò)容和移位。采用地板下送風(fēng)天花板上回風(fēng)，在設(shè)計(jì)中需要注意以下問(wèn)題。1、保持活動(dòng)地板下一定的均壓靜壓值機(jī)房?jī)?nèi)高架活動(dòng)地板下的空間作為送風(fēng)庫(kù)，通風(fēng)截面積大，截面豎向間隔有許多活動(dòng)地板的支架，截面橫向上間隔甚至重疊有許多電纜及通信線纜線槽，所有這些都造成空氣沿送風(fēng)方向上的壓力損失。在線纜、線槽安裝時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)空調(diào)機(jī)組，比較大的線槽方向宜與氣流方向平行安裝。如果送風(fēng)距離較長(zhǎng)，空調(diào)機(jī)組的機(jī)外余壓

43、雖能克服最遠(yuǎn)端的阻力損失，但會(huì)造成送風(fēng)近端和遠(yuǎn)端有較大的壓差，不利于保持均勻的靜壓值，因此要盡量地控制地板下的送風(fēng)距離。一般送風(fēng)距離大于25m時(shí)，空調(diào)機(jī)組宜兩側(cè)分別布放。2、保證高架她板架空高度大中型電子計(jì)算機(jī)機(jī)房高架地板敷設(shè)高度宜在40Omm以上，有條件時(shí)應(yīng)該盡量增加靜壓箱高度，這樣可以保證在安裝了大量線槽、線管后，仍不影響氣流暢通。3、控制活動(dòng)地板下送風(fēng)風(fēng)速風(fēng)口板送風(fēng)類似于局部孔板送風(fēng)，要求送風(fēng)風(fēng)速小于3m/s，送風(fēng)均勻。根據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備集中布置的特點(diǎn)，為將局部大量的顯熱量帶走，送風(fēng)口需集中布置在設(shè)備前方進(jìn)風(fēng)口，在全壓一定的情況下，這樣會(huì)造成靜壓箱局部斷面動(dòng)壓增大，靜壓減少。另外，由于空調(diào)送

44、風(fēng)量較大，在集中布置的風(fēng)口附近不宜再設(shè)置風(fēng)口，否則有可能會(huì)變成吸風(fēng)口。為避免這種現(xiàn)象發(fā)生，在風(fēng)口板上宜安裝調(diào)節(jié)閥，來(lái)調(diào)整局部的靜壓、動(dòng)壓值，以達(dá)到最佳送風(fēng)效果。4、送回風(fēng)風(fēng)道凈化處理灰塵落在電子插件上，會(huì)產(chǎn)生塵膜，既影響散熱又影響絕緣效果甚至引起短路。同時(shí)灰塵也增加元件表面的熱阻，導(dǎo)致元件過(guò)熱而燒毀，所以機(jī)房應(yīng)按A級(jí)機(jī)房?jī)?nèi)的塵埃標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。地板下和天花板上的送回風(fēng)風(fēng)道需做凈化處理，裝飾材料宜選擇不起塵、不吸塵的材料。5、其他人員較多的房間不宜采用這種送風(fēng)方式，因?yàn)樗惋L(fēng)溫度較低，一般低于17，從底部送風(fēng)，工作人員會(huì)有不舒適的感覺(jué)。(二上送側(cè)回(下回方式上送側(cè)回通常是采用全室空調(diào)送回風(fēng)的方式，適用于

45、中小型機(jī)房。上送風(fēng)可分為機(jī)房頂?shù)蚓o靠機(jī)房頂下的上部側(cè)送兩種形式，后者較為常用。由頂部或側(cè)上方送風(fēng)的氣流首先與室內(nèi)空氣混合，再進(jìn)入設(shè)備或機(jī)柜內(nèi)。機(jī)房頂部安裝散流器或孔板風(fēng)口送風(fēng)，工作的氣流小且均勻，人有良好的舒適感。但大多數(shù)計(jì)算機(jī)機(jī)柜的冷卻的進(jìn)風(fēng)口是在下部或前方，排風(fēng)口在機(jī)柜的上部。這樣，頂部的送風(fēng)氣流先與機(jī)柜處上升的熱氣流混合，再進(jìn)入機(jī)柜冷卻設(shè)備，影響了機(jī)柜的冷卻效果。由于機(jī)柜進(jìn)風(fēng)溫度偏高，機(jī)柜內(nèi)得不到良好的冷卻效果，必然造成機(jī)柜內(nèi)溫度偏高，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)不能進(jìn)行工常的工作，如圖4-4和圖4-5所示。圖4-4上送側(cè)回氣流組織(上部風(fēng)帽側(cè)送風(fēng) 圖4-5上送側(cè)回氣流組織(風(fēng)道頂送采用上送側(cè)回的氣流組

46、織，對(duì)于散熱量較大的機(jī)房，只有采用較低的送風(fēng)溫度(1316，來(lái)維持機(jī)房?jī)?nèi)溫濕度以及機(jī)柜散熱的需要，這樣會(huì)造成能源的浪費(fèi)，而且較低的送風(fēng)溫度對(duì)工作人員也帶來(lái)不舒適的感覺(jué)。上送側(cè)回方式通?？稍诮ㄖ痈咻^低時(shí)，機(jī)房面積不大時(shí)采用，但要保證送回風(fēng)氣流暢通，不被設(shè)備阻擋?？照{(diào)機(jī)組送風(fēng)出口處宜安裝送風(fēng)管道或送風(fēng)帽，如采用管道送風(fēng)，送風(fēng)口可使用散流器或百葉風(fēng)口?；仫L(fēng)可通過(guò)室內(nèi)直接回風(fēng)，如有不同空調(diào)房間時(shí)，也可采用管道回風(fēng)，但較少采用地板下回風(fēng)。彌漫式送風(fēng)方式送風(fēng)的氣流循環(huán)(三彌漫式送風(fēng)方式有的空調(diào)設(shè)備生廠商開(kāi)發(fā)了一種新型的送風(fēng)方式，即彌漫式送風(fēng)，其制冷原理是依據(jù)冷熱空氣的熱力環(huán)流進(jìn)行設(shè)備的冷卻。相對(duì)于下送風(fēng)

47、方式，彌漫式送風(fēng)不需要架空地板，而單位面積的熱負(fù)荷可提高10%，同時(shí)房間層高降低。這種送風(fēng)方式適用于小型機(jī)房，且送風(fēng)距離宜控制在l5m。三、氣流分配系統(tǒng)很多人不理解氣流分配系統(tǒng)也是數(shù)據(jù)機(jī)房設(shè)計(jì)的一部分。由于過(guò)去機(jī)房負(fù)載心密度，不正確的氣流分配不會(huì)造成嚴(yán)重的問(wèn)題題。然而越來(lái)越高密度的負(fù)載，開(kāi)始考驗(yàn)現(xiàn)在的氣流分配單元，使一些問(wèn)題逐步顯現(xiàn)出來(lái)，例如所有機(jī)柜朝向同一方向設(shè)計(jì)，大多數(shù)情況出于美觀的考慮，但實(shí)際上耗費(fèi)了冷量資源和成本，以下介紹有關(guān)氣流分配得細(xì)節(jié)。送風(fēng)口與回風(fēng)口設(shè)計(jì)機(jī)柜內(nèi)氣流路徑和機(jī)柜布局是引導(dǎo)空氣流通改進(jìn)制冷效果的關(guān)鍵因素，但要確保最佳制冷效果，還有一個(gè)關(guān)鍵因素:送風(fēng)口與回風(fēng)口設(shè)計(jì)。這些通

48、風(fēng)口的位置不當(dāng)會(huì)使冷空氣在到達(dá)設(shè)備前與熱空氣混合，從而引發(fā)上述各種效率問(wèn)題和額外成本。送風(fēng)口或回風(fēng)口位置不當(dāng)?shù)那闆r很常見(jiàn)，幾乎會(huì)抵消所有冷熱通道設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。送風(fēng)口設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于將其置于盡可能接近設(shè)備進(jìn)氣口的位置，將冷空氣限制在冷通道內(nèi)。對(duì)于地板下送風(fēng)方式的機(jī)房，意味著要將打孔地板放置于冷通道內(nèi)。上送風(fēng)與下送風(fēng)系統(tǒng)一樣有效，但關(guān)鍵還是要將回風(fēng)口設(shè)置于冷通道的上部，而且這些通風(fēng)口的設(shè)計(jì)必須能引導(dǎo)空氣向下進(jìn)入冷通道(而不是橫向擴(kuò)散。在上送風(fēng)系統(tǒng)與下送風(fēng)系統(tǒng)中，任何通風(fēng)口若位于不運(yùn)行設(shè)備的區(qū)域，均應(yīng)暫時(shí)關(guān)閉。因?yàn)檫@些通風(fēng)口會(huì)阻止回風(fēng)進(jìn)入制冷系統(tǒng)，從而降低濕度?；仫L(fēng)口設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于將其置于盡可能接近設(shè)備

49、排氣口的位置，并從熱通道收集熱空氣。在有條件的情況下，可以便用架空吊頂回風(fēng)，這樣回風(fēng)口便可以輕松與熱通道進(jìn)行協(xié)調(diào)工作。當(dāng)使用高敞開(kāi)式整體回風(fēng)天花板時(shí)，最好是將制冷系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口盡可能地調(diào)高，并用管道連接熱通道上方的回風(fēng)口，以協(xié)調(diào)進(jìn)風(fēng)口與熱通道。即便只有少數(shù)幾個(gè)回風(fēng)口與熱通道協(xié)調(diào)的簡(jiǎn)單回風(fēng)系統(tǒng)也比房間側(cè)面的單一大型回風(fēng)口效果要好。對(duì)于沒(méi)有活動(dòng)地板或管道系統(tǒng)的小房間，上送風(fēng)系統(tǒng)與下送風(fēng)系統(tǒng)通常位于墻角或墻邊。在這些情況下，很難協(xié)調(diào)冷空氣的輸送和熱空氣的回風(fēng)。通過(guò)以下方法可能會(huì)提高這些系統(tǒng)的效率。對(duì)于上送風(fēng)設(shè)備，將其置于熱通道的一端，并通過(guò)管道將冷空氣送至盡可能遠(yuǎn)離制冷設(shè)備的冷通道。對(duì)于下送風(fēng)設(shè)備，將

50、其置于冷通道的一端，并添加吊頂強(qiáng)制通風(fēng)口或懸掛管道回風(fēng)口，回風(fēng)口位于熱通道上方。一項(xiàng)關(guān)于回風(fēng)位置不當(dāng)?shù)恼{(diào)查顯示，根本原因主要是:個(gè)人感覺(jué)一些通道冷一些通道熱，并認(rèn)為這種情況不正常，試圖通過(guò)將冷空氣出風(fēng)口移動(dòng)到熱通道并將熱空氣出風(fēng)口移動(dòng)到冷通道來(lái)加以調(diào)整。設(shè)計(jì)合理的機(jī)房旨在達(dá)到最佳工作狀態(tài)，即冷熱空氣分離，但人們通常認(rèn)為這是一種缺陷，他們會(huì)采取一些措施來(lái)混合空氣，因而降低了系統(tǒng)效率并增加了成本?？偨Y(jié)了送風(fēng)口與回風(fēng)口設(shè)計(jì)缺陷及解決方案。如何計(jì)算恒溫恒濕機(jī)房?jī)?nèi)所需的冷量來(lái)源：中國(guó)綠色數(shù)據(jù)中心 作者：機(jī)房360 更新時(shí)間：2009-5-17 23:17:39 摘要：為了確定空調(diào)機(jī)的容量，以滿足機(jī)房溫度

51、、濕度、潔凈度和送風(fēng)速度的要求(簡(jiǎn)稱四度要求。必須首先計(jì)算機(jī)房的熱負(fù)荷。 為了確定空調(diào)機(jī)的容量，以滿足機(jī)房溫度、濕度、潔凈度和送風(fēng)速度的要求(簡(jiǎn)稱四度要求。必須首先計(jì)算機(jī)房的熱負(fù)荷。機(jī)房的熱負(fù)荷主要來(lái)自兩個(gè)方面：其一是機(jī)房?jī)?nèi)部產(chǎn)生的熱量，它包括：室內(nèi)計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備的發(fā)熱量，機(jī)房輔助設(shè)施和機(jī)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。 其二是機(jī)房外部產(chǎn)生的熱量，它包括： 傳導(dǎo)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?zhèn)魅霗C(jī)房的熱量(顯熱； 放射熱(也稱輻射熱。由于太

52、陽(yáng)照射從玻璃窗直接進(jìn)入房間的熱量(顯熱； 對(duì)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(jìn)的熱量，不僅使室溫升高，也會(huì)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(jī)房?jī)?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(huì)議室等潛熱占有相當(dāng)大比例所不同的是，計(jì)算機(jī)、程控機(jī)機(jī)房?jī)?nèi)的熱負(fù)荷是以顯熱負(fù)荷為主。因此對(duì)于熱負(fù)荷狀況不同的場(chǎng)合應(yīng)選用不同類型的空調(diào)機(jī)。通常用顯熱比(SFH作為空調(diào)機(jī)的重要指標(biāo)。 概略計(jì)算(也稱為估算在機(jī)房初始設(shè)計(jì)階段，為了較快的選定空調(diào)機(jī)的容量，可采用此方法，即以單位面積所需冷量進(jìn)行估算。計(jì)算機(jī)房（包括程控交換機(jī)房）： 樓層較高時(shí)，250300kc