機房專(zhuān)用空調送風(fēng)方式選擇

1. 引言

近年來(lái)，各運營(yíng)商核心機房，如：BOSS機房、軟交換機房和IDC機房均存在耗電量過(guò)大及機房溫度嚴重超標現象，出現了因空調制冷量不足、氣流組織部合理而導致機房溫度過(guò)高且持續高溫，機房局部溫度過(guò)高，嚴重威脅機房設備運行安全的問(wèn)題。要想提高機房精密空調系統的利用效率，根據機房發(fā)熱的特點(diǎn)科學(xué)合理地配置氣流組織十分關(guān)鍵。

2. 機房上下送風(fēng)方式空調系統分析比較

2.1上、下送風(fēng)的基本原理：

通俗地說(shuō)，下送風(fēng)方式是對機柜小環(huán)境進(jìn)行制冷，上送風(fēng)就是對機房大環(huán)境制冷。從總的氣流組織來(lái)說(shuō)，下送風(fēng)方式是下送風(fēng)、上回風(fēng)，氣流組織比較順暢，制冷效率比較高；而上送風(fēng)方式是上送風(fēng)、側上回風(fēng)，氣流組織比較混亂，制冷效率比較低，因此兩者在工作效率方面會(huì )有一定的差距，要實(shí)現同樣的環(huán)境溫度條件，上送風(fēng)方式比下送風(fēng)方式需要更多的冷量。

2.2上、下送風(fēng)方式空調系統效能比較。

從工程建設的角度來(lái)看，上送風(fēng)空調與下送風(fēng)空調的主要差異在于空調設備、風(fēng)管/架空地板和機柜三部分。通常，對于恒溫、恒濕精密空調而言（機房不適于安裝普通舒適型空調），制冷量與出風(fēng)量基本上呈一定比例（冷風(fēng)比普通在2～3kacl、m3）。所以一旦制冷量確定了，出風(fēng)量也基本確定了。從各地調研的結果來(lái)看，不同的送風(fēng)方式、機柜結構與擺放、風(fēng)管風(fēng)道等因素均會(huì )影響空調系統的制冷效率。為了保證機房溫度控制在合格水平，同樣一個(gè)機房如果采用不同送風(fēng)方式，其空調設備投入量與運行量也是不同的。

2.3在機柜擺放方面。

如果采用上送風(fēng)方式，機房由于存在環(huán)境散熱問(wèn)題和安全管理問(wèn)題，則需要適當加大列柜之間的間距，調研結果表明，上送風(fēng)機房機柜平均擺放密度通常是下送風(fēng)機房機柜平均擺放密度80%～90%。

2.4在空調氣流利用效率方面。

（1）由于上送風(fēng)方式會(huì )造成大量冷氣沒(méi)有實(shí)現對數據設備的制冷作用，而是直接經(jīng)由過(guò)道空間和機房頂上面的空間返回到空調里去了，因此呈現冷氣流“短路”現象。也就是說(shuō)，若要將列間過(guò)道熱空氣冷卻到28攝氏度以下，還得進(jìn)一步加大空調制冷量和出風(fēng)量?？梢?jiàn)，要使同樣發(fā)熱量的數據設備達到至合格環(huán)境溫度，上送風(fēng)需要更多的制冷量。根據對多處機房調研比較結果來(lái)看，上送風(fēng)利用效率約為下送風(fēng)利用效率的80%左右。

（2）從上述兩點(diǎn)可以看出，如果需要擺放相同數量的機柜和安裝相同數量的設備，考慮到上送風(fēng)機房機柜擺放密度僅為下送風(fēng)機房機柜擺放密度的80%～90%和上送風(fēng)機房空調系統能效比僅為下送風(fēng)機房的80%，我們不難計算出下送風(fēng)方式需要的制冷量只需上送風(fēng)方式制冷量的65%～70%?？疾炷壳皺C房空調設計的一般做法也可以發(fā)現，投入同等制冷量的空調設備，在機房各項指標（面積、設備量及用電量）類(lèi)似的情況下，下送風(fēng)方式的機房比上送風(fēng)機式的機房環(huán)境溫度要低2%%～3%%，設備機柜內的溫度差異還會(huì )更大一些。

（3）在氣流循環(huán)方面，送風(fēng)管道方式及活動(dòng)地板方式可有效進(jìn)行氣流組織，保證沿機柜架方向出風(fēng)速度及溫度相對一致，而且，活動(dòng)地板送風(fēng)方式配合合理結構的機柜更可保證下部空間放置的機架有足夠的氣流通過(guò)，熱排風(fēng)（密度?。┳匀簧仙纬煽諝庋h(huán)，符合氣體熱動(dòng)力學(xué)原理。

2.5風(fēng)管/地板風(fēng)道方面。

上送風(fēng)方式需要安裝大型送風(fēng)管和靜壓箱，才能輸送高風(fēng)速的冷氣到列柜過(guò)道末端；而下送風(fēng)方式只需要架設阻燃靜電地板，利用地板下層空間輸送冷氣到機柜中。上送風(fēng)機房的風(fēng)管比下送風(fēng)機房的架空地板（例如采用一般水泥預制件）造價(jià)要高很多。

2.6機柜結構方面。

上送風(fēng)機房?jì)鹊臋C柜采用開(kāi)放式機架時(shí)對設備冷卻大有幫助，但需要在過(guò)道里安裝鐵絲網(wǎng)隔籠以保證客戶(hù)安全管理；而采用柜式機柜時(shí)必須采用通風(fēng)面積比例高、網(wǎng)孔比較大的柜門(mén)，這樣才能減少柜門(mén)對過(guò)道冷氣的阻滯。下送風(fēng)機房需要使用密封柜門(mén)的機柜，如果機柜發(fā)熱量大，則還需要在機柜頂上開(kāi)啟風(fēng)扇以加強散熱效果。

2.7恒溫恒濕空調系統運營(yíng)電費方面。

由于上送風(fēng)方式空調設備制冷量、風(fēng)量和風(fēng)壓都比下送風(fēng)方式大，因此上送風(fēng)機房空調系統的壓縮機和風(fēng)機耗電都比下送風(fēng)機房的大。

3. 恒溫恒濕機空調送風(fēng)方式及安裝建議

解決機房溫度過(guò)高問(wèn)題途徑有三種，一是加大空調系統的容量，二是提高空調系統的利用效率，三是設備的合理擺放。要想提高空調系統的得用效率，根據機房發(fā)熱的特點(diǎn)科學(xué)合理地配置氣流組織十分關(guān)鍵。

綜上所述，下送風(fēng)上走線(xiàn)方式是最經(jīng)濟合理的送風(fēng)方式，但也要應地制宜。

3.1由于新建局房層高均在4500mm，綜合考慮機房利用率、建設投資、送風(fēng)效果等多方面，在高功耗機房（如BOSS、軟交換、數據等機房）應用的條件下，采用下送風(fēng)——上走線(xiàn)方式，功耗小的機房（如傳輸、動(dòng)力機房）可采用上送風(fēng)——上走線(xiàn)方式，對于電力室等濕度要求不高的機房，還可采用式普通柜式空調或吸項式空調。

3.2上走線(xiàn)——下送風(fēng)方式（設置活動(dòng)地板，機房上空設置信號線(xiàn)、電源結走線(xiàn)架，空調設備采用活地板下送的方式）：機房?jì)仍O置活動(dòng)地板報一般300～400mm高，僅為空調機送風(fēng)用；信號線(xiàn)、電源線(xiàn)敷設在機房上空的雙層走線(xiàn)架上?？照{設備安裝在通信機房或專(zhuān)用空調室內，配置地板下送風(fēng)型專(zhuān)用空調機，在空調機底部設置型鋼支架并安裝導流板，將空調機送風(fēng)方向從垂直向下改為水平向前，將經(jīng)空調機處理后的冷空氣送至活動(dòng)地板下，通過(guò)機架下部的通風(fēng)口送入機架內部，對通信設備直接進(jìn)行降溫，并利用機架列間的地板出風(fēng)口對周?chē)目諝膺M(jìn)行降溫。地板下送風(fēng)屬于有組織送風(fēng)，通過(guò)活動(dòng)地板形成的靜壓箱，在機架下部的通風(fēng)口及需要的部位設置風(fēng)口，可有效進(jìn)行氣流分配，送風(fēng)距離一般可達到15～20米。 3.3設備安裝要保證機柜內部各設備的散熱進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口方向一致下送風(fēng)的方式需要機柜按面對面、背對背排列，形成冷熱走廊。由于是下送風(fēng)，產(chǎn)生的負壓帶著(zhù)熱走廊的熱空氣往上方走，熱空氣不會(huì )被吸入機架前方。房間上部布置回風(fēng)管將熱風(fēng)帶走，使氣流組織更加合理。

3.4按照機房設備的電功率密度大小，將各類(lèi)專(zhuān)業(yè)機房分類(lèi)，確定通信設備的列間距寬度，再依據其發(fā)熱量均勻分布，發(fā)熱量大的設備盡可能分散安裝。

A類(lèi)機房：200～400W/m2 設備的列凈間距大于1.2m。

B類(lèi)機房：400～600W/m2設備的列凈間距1.5～2m。

C類(lèi)機房：600W/m2以上設備的列凈間距大于2m。

3.5大功率設備應靠近空調擺放，設備排放應與風(fēng)管、氣流方向平行，不得阻礙氣流的循環(huán)。

3.6空調采用N+1方式配置，N≦5。

3.7機房空調配置應以“制冷量?jì)?yōu)先”原則。盡量選用70～80KW的機房專(zhuān)用空調，在滿(mǎn)足總需求制冷量的基礎上，按機房級別冗余配置，以節省空調安裝位置。

3.8雙系統總制冷量不宜小于50KW，每個(gè)系統的制冷量不小于整機總制冷量的60%：雙制冷系統應能互相獨立，一個(gè)制冷系統上的管件損壞不能影響另一個(gè)制冷系統的正常運行。

3.9架空地板上的空間專(zhuān)用于空調送風(fēng)，嚴禁走管線(xiàn)（消防線(xiàn)纜除外），減少送風(fēng)阻力和滿(mǎn)足有關(guān)規定要求。

3.10架空地板陸風(fēng)率不得大于5%。架空地板應選擇優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，以免長(cháng)期使用后變形漏風(fēng)和影響設備運作。在安裝過(guò)程中，地板與墻面交界處，活動(dòng)地板需精確切割，切割邊需封膠處理后安裝，避免風(fēng)道漏風(fēng)。

3.11可根據機房熱負荷情況，在不同位置設置可調節出風(fēng)風(fēng)量的地板。

3.12對機房?jì)仍O備安裝、走線(xiàn)架、風(fēng)管等進(jìn)行一次性統一設計，各專(zhuān)業(yè)不得隨意更改。

4. 采用下送風(fēng)——上走線(xiàn)的效果

4.1可有效地解決內冷熱不均勻局部溫度過(guò)高，空調冷負荷不足的難題。

4.2采用下送風(fēng)方式可提高機房面積的使用率，節省土建投資。

4.3設備安裝全部采用面對背方式，冷熱通道分開(kāi)，可有效地改善機房氣流組織，減少設備內部溫度過(guò)高告警，可延長(cháng)設備的使用壽命。

4.4下送風(fēng)方式需要的制冷量只需上送風(fēng)制冷量的65%～70%。所以采用下送風(fēng)方式制冷效率比上送風(fēng)方式一、高，空調設備投入量與運行耗電量與上送風(fēng)方式相比都大大降低。因空調數量減少了，設備投資相應地減少了，能耗也降下來(lái)了，一年可節約電費約15%左右。

4.5下送風(fēng)方式的機房比上送風(fēng)、方式的機房環(huán)境溫度要低2～3攝氏度，設備機柜內的溫度差異還會(huì )更大一些。