文｜廣西聯(lián)信科技顧問有限責(zé)任公司 劉裕森

機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)是各類設(shè)備處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)的保障設(shè)施，必須精心規(guī)劃。

1 機(jī)房環(huán)境的特點(diǎn)

中心機(jī)房安裝有大量的計算機(jī)設(shè)備，計算機(jī)處理速度越來越快、存儲量越來越大、體積越來越小是機(jī)房的發(fā)展趨勢，也就是說單位面積的散熱量變得越來越大。

（1）顯熱量大

機(jī)房內(nèi)安裝的主機(jī)及外設(shè)、服務(wù)器、交換機(jī)、光端機(jī)等計算機(jī)設(shè)備以及動力保障設(shè)備，如UPS電源，均會以傳熱、對流、輻射的方式向機(jī)房內(nèi)散發(fā)熱量，這些熱量僅造成機(jī)房內(nèi)溫度的升高，屬于顯熱。一個服務(wù)器機(jī)柜散熱量在每小時幾千瓦到十幾千瓦，如果是安裝刀片式服務(wù)器，散熱量會高一些。大中型數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)備散熱量在400W/m2左右，裝機(jī)密度較高的數(shù)據(jù)中心可能會到600W/m2以上。

（2）不間斷運(yùn)行、常年制冷

機(jī)房內(nèi)設(shè)備散熱屬于穩(wěn)態(tài)熱源，全年不間斷運(yùn)行，這就需要有一套不間斷的空調(diào)保障系統(tǒng)，在空調(diào)設(shè)備的電源供給方面也有較高的要求，不僅需要有雙路市電互投，而且對于保障重要計算機(jī)設(shè)備的空調(diào)系統(tǒng)還應(yīng)有發(fā)電機(jī)組做后備電源。長期穩(wěn)態(tài)熱源即使在冬季機(jī)房內(nèi)也需要制冷，尤其是在南方地區(qū)，更為突出。

（3）潛熱量小

不改變機(jī)房內(nèi)的溫度，而只改變機(jī)房內(nèi)空氣含濕量，這部分熱量稱為潛熱。機(jī)房內(nèi)沒有散濕設(shè)備，潛熱主要來自工作人員及室外空氣，而大中型機(jī)房一般采用人機(jī)分離的管理模式，機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)密封較好，新風(fēng)一般也是經(jīng)過溫濕度預(yù)處理后進(jìn)入機(jī)房，所以機(jī)房潛熱量較小。

（4）潔凈度要求高

機(jī)房有嚴(yán)格的空氣潔凈度要求?？諝庵械膲m埃、腐蝕性氣體等會嚴(yán)重?fù)p壞電子元器件的壽命，引起接觸不良和短路等，因此要求機(jī)房專用空調(diào)能按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對流通空氣進(jìn)行除塵、過濾。另外，要向機(jī)房內(nèi)補(bǔ)充新風(fēng)，保持機(jī)房內(nèi)的正壓。主機(jī)房內(nèi)的空氣含塵濃度，在靜態(tài)條件下測試，每升空氣中大于或等于0.5μm的塵粒數(shù)，應(yīng)小于18000粒。主機(jī)房與其他房間、走廊間壓差不應(yīng)小于4.9Pa，與室外靜壓差不應(yīng)小于9.8Pa。

2 空調(diào)系統(tǒng)劃分原則

機(jī)房在平面布局上一般包括主機(jī)房、基本工作間、第一類輔助房間、第二類輔助房間、第三類輔助房間，空調(diào)系統(tǒng)劃分時要遵循以下原則：

（1）能保證室內(nèi)要求的參數(shù)。即在設(shè)計條件和工作條件下均能保證達(dá)到室內(nèi)溫度、相對濕度、凈化的要求。

（2）對環(huán)境溫濕度、潔凈度工作時間要求一致的房間集中布置。

（3）初投資和運(yùn)行費(fèi)用綜合起來較為經(jīng)濟(jì)。

（4）便于管理且維護(hù)簡單。

（5）盡量減少一個系統(tǒng)內(nèi)的各房間相互的不利影響。

（6）要盡量減少送風(fēng)距離。

3 機(jī)房平面布局與空調(diào)系統(tǒng)

（1）機(jī)房分布在一個建筑物多層或一個建筑群。大型機(jī)房規(guī)模較大，根據(jù)數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)類別不同，一般分布在一個建筑物多層，或者一個建筑群中。在機(jī)房布局時，宜將主機(jī)房設(shè)置在一個建筑物的較低樓層，采用機(jī)房專用空調(diào)系統(tǒng)，分層設(shè)置空調(diào)區(qū)，各層專用空調(diào)機(jī)組宜安裝在建筑物的同一側(cè)，便于冷媒管、給排水干管統(tǒng)一安裝?；竟ぷ鏖g和輔助房間可根據(jù)與主機(jī)房的關(guān)系分布在其他樓層或其他建筑物中，采用建筑物中央空調(diào)或獨(dú)立的舒適性空調(diào)系統(tǒng)。

（2）機(jī)房分布在同一樓層。中小型機(jī)房，主機(jī)房、基本工作間與輔助房間一般設(shè)置在建筑物的一個樓層。主機(jī)房的各個房間，如主機(jī)及外設(shè)室、網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、磁帶機(jī)房宜集中布置，采用機(jī)房專用空調(diào)系統(tǒng)，專用空調(diào)機(jī)組宜布置在相鄰的房間內(nèi)并且靠近給排水接點(diǎn)。

基本工作間、輔助房間采用舒適性空調(diào)系統(tǒng)，可利用建筑物原有中央空調(diào)或者根據(jù)功能房間的需要采用獨(dú)立的舒適性空調(diào)系統(tǒng)。

（3）機(jī)房建筑空間與機(jī)房空調(diào)。機(jī)房建筑空間上應(yīng)滿足特殊氣流組織形式的要求，機(jī)房凈高（高架地板距天花板高度），應(yīng)按機(jī)柜高度、線槽走線形式、通風(fēng)要求確定，宜為2.4～3.0m。如果采用下送風(fēng)上回風(fēng)方式，高架地板下高度宜在350mm以上，天花板距主梁的高度宜在300mm以上，同時可以敷設(shè)各類管線。如室內(nèi)回風(fēng)，也預(yù)留有一定的空間，根據(jù)美國2005年4月發(fā)布的《數(shù)據(jù)中心通信基礎(chǔ)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)》TIA 942中規(guī)定：大中型數(shù)據(jù)中心機(jī)房天花板距最高設(shè)備頂部宜留有460～600mm空間；如果采用上送風(fēng)方式，則高架地板下只需滿足線槽安裝即可，適用于層高較低機(jī)房。

4 機(jī)房氣流組織

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300～600W，有的甚至更高，其中設(shè)備冷負(fù)荷占到80%以上。針對于機(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)房內(nèi)的余熱消除，保證電子設(shè)備對環(huán)境溫濕度、潔凈度、送風(fēng)速度以及人員對舒適度的需要。

（1）氣流組織確定

機(jī)房的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方面：

◆ 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，目前較常見的設(shè)備和機(jī)柜的冷卻方式都是從前面進(jìn)風(fēng)，后面或上部出風(fēng)；

◆ 冷量的高效利用。使散熱設(shè)備在冷空氣的射流范圍內(nèi)；

◆ 機(jī)房建筑結(jié)構(gòu)、平面布局。機(jī)房各個系統(tǒng)的建設(shè)要依托于建筑環(huán)境中，也會受到建筑層高、形狀、面積等因素得制約。

（2）氣流組織形式

◆ 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，適用于中小型機(jī)房。上送風(fēng)可分為機(jī)房頂送或緊靠機(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)致計算機(jī)不能進(jìn)行正常的工作，如圖1所示。

采用上送側(cè)回的氣流組織，對于散熱量較大的機(jī)房，只有采用較低的送風(fēng)溫度（13℃～16℃），來維持機(jī)房內(nèi)溫濕度以及機(jī)柜散熱的需要，這樣會造成能源的浪費(fèi)，而且較低的送風(fēng)溫度對工作人員也會帶來不舒適的感覺。

圖1 上送側(cè)回氣流組織（上部風(fēng)帽側(cè)送風(fēng)）

上送側(cè)回方式通?？稍诮ㄖ痈咻^低時，機(jī)房面積不大時采用，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)可通過室內(nèi)直接回風(fēng)，如有不同空調(diào)房間時，也可采用管道回風(fēng)，但較少采用地板下回風(fēng)。

◆ 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進(jìn)入冷卻設(shè)備，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　⑤p，它會往上升；冷空氣密度大、沉，它會往下降，填補(bǔ)熱空氣上升留下的空缺，形成氣流的循環(huán)運(yùn)動，這就是熱力環(huán)流。熱力環(huán)流不同于水平流動的風(fēng)，它是空氣上下垂直的對流運(yùn)動，冷與熱激發(fā)出氣流緩慢的運(yùn)動。跟風(fēng)不一樣，風(fēng)能夠改變局部環(huán)境的氣候，而熱力環(huán)流是氣流運(yùn)動的原始動力。利用氣流的原始動力，可以不用設(shè)置動力設(shè)備，同樣達(dá)到最佳的冷卻效果，如圖2所示。

圖2 下送上回氣流組織

◆ 彌漫式送風(fēng)方式

有的空調(diào)設(shè)備生廠商開發(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。相對于下送風(fēng)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15m。

5 結(jié)束語

機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)是整個機(jī)房設(shè)備有效運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，正確設(shè)計機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)，可以延長設(shè)備的使用壽命，因此在進(jìn)行機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計研究時，應(yīng)多方面考慮，包括設(shè)備制冷負(fù)荷、氣流組織等。

1 張成泉等. 機(jī)房工程. 中國電力出版社.2008 年12 月

2 林小村主編.《數(shù)據(jù)中心建設(shè)與運(yùn)行管理》. 科學(xué)出版社.2010 年4 月