機房專用空調(diào)送風方式選擇

1. 引言

近年來，各運營商核心機房，如：BOSS機房、軟交換機房和IDC機房均存在耗電量過大及機房溫度嚴重超標現(xiàn)象，出現(xiàn)了因空調(diào)制冷量不足、氣流組織部合理而導致機房溫度過高且持續(xù)高溫，機房局部溫度過高，嚴重威脅機房設(shè)備運行安全的問題。要想提高機房精密空調(diào)系統(tǒng)的利用效率，根據(jù)機房發(fā)熱的特點科學合理地配置氣流組織十分關(guān)鍵。

2. 機房上下送風方式空調(diào)系統(tǒng)分析比較

2.1上、下送風的基本原理：

通俗地說，下送風方式是對機柜小環(huán)境進行制冷，上送風就是對機房大環(huán)境制冷。從總的氣流組織來說，下送風方式是下送風、上回風，氣流組織比較順暢，制冷效率比較高；而上送風方式是上送風、側(cè)上回風，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有一定的差距，要實現(xiàn)同樣的環(huán)境溫度條件，上送風方式比下送風方式需要更多的冷量。

2.2上、下送風方式空調(diào)系統(tǒng)效能比較。

從工程建設(shè)的角度來看，上送風空調(diào)與下送風空調(diào)的主要差異在于空調(diào)設(shè)備、風管/架空地板和機柜三部分。通常，對于恒溫、恒濕精密空調(diào)而言（機房不適于安裝普通舒適型空調(diào)），制冷量與出風量基本上呈一定比例（冷風比普通在2～3kacl、m3）。所以一旦制冷量確定了，出風量也基本確定了。從各地調(diào)研的結(jié)果來看，不同的送風方式、機柜結(jié)構(gòu)與擺放、風管風道等因素均會影響空調(diào)系統(tǒng)的制冷效率。為了保證機房溫度控制在合格水平，同樣一個機房如果采用不同送風方式，其空調(diào)設(shè)備投入量與運行量也是不同的。

2.3在機柜擺放方面。

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

2.4在空調(diào)氣流利用效率方面。

（1）由于上送風方式會造成大量冷氣沒有實現(xiàn)對數(shù)據(jù)設(shè)備的制冷作用，而是直接經(jīng)由過道空間和機房頂上面的空間返回到空調(diào)里去了，因此呈現(xiàn)冷氣流“短路”現(xiàn)象。也就是說，若要將列間過道熱空氣冷卻到28攝氏度以下，還得進一步加大空調(diào)制冷量和出風量。可見，要使同樣發(fā)熱量的數(shù)據(jù)設(shè)備達到至合格環(huán)境溫度，上送風需要更多的制冷量。根據(jù)對多處機房調(diào)研比較結(jié)果來看，上送風利用效率約為下送風利用效率的80%左右。

（2）從上述兩點可以看出，如果需要擺放相同數(shù)量的機柜和安裝相同數(shù)量的設(shè)備，考慮到上送風機房機柜擺放密度僅為下送風機房機柜擺放密度的80%～90%和上送風機房空調(diào)系統(tǒng)能效比僅為下送風機房的80%，我們不難計算出下送風方式需要的制冷量只需上送風方式制冷量的65%～70%。考察目前機房空調(diào)設(shè)計的一般做法也可以發(fā)現(xiàn)，投入同等制冷量的空調(diào)設(shè)備，在機房各項指標（面積、設(shè)備量及用電量）類似的情況下，下送風方式的機房比上送風機式的機房環(huán)境溫度要低2%%～3%%，設(shè)備機柜內(nèi)的溫度差異還會更大一些。

（3）在氣流循環(huán)方面，送風管道方式及活動地板方式可有效進行氣流組織，保證沿機柜架方向出風速度及溫度相對一致，而且，活動地板送風方式配合合理結(jié)構(gòu)的機柜更可保證下部空間放置的機架有足夠的氣流通過，熱排風（密度小）自然上升形成空氣循環(huán)，符合氣體熱動力學原理。

2.5風管/地板風道方面。

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

2.6機柜結(jié)構(gòu)方面。

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

2.7恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)運營電費方面。

由于上送風方式空調(diào)設(shè)備制冷量、風量和風壓都比下送風方式大，因此上送風機房空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機和風機耗電都比下送風機房的大。

3. 恒溫恒濕機空調(diào)送風方式及安裝建議

解決機房溫度過高問題途徑有三種，一是加大空調(diào)系統(tǒng)的容量，二是提高空調(diào)系統(tǒng)的利用效率，三是設(shè)備的合理擺放。要想提高空調(diào)系統(tǒng)的得用效率，根據(jù)機房發(fā)熱的特點科學合理地配置氣流組織十分關(guān)鍵。

綜上所述，下送風上走線方式是最經(jīng)濟合理的送風方式，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(shè)投資、送風效果等多方面，在高功耗機房（如BOSS、軟交換、數(shù)據(jù)等機房）應用的條件下，采用下送風——上走線方式，功耗小的機房（如傳輸、動力機房）可采用上送風——上走線方式，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(diào)或吸項式空調(diào)。

3.2上走線——下送風方式（設(shè)置活動地板，機房上空設(shè)置信號線、電源結(jié)走線架，空調(diào)設(shè)備采用活地板下送的方式）：機房內(nèi)設(shè)置活動地板報一般300～400mm高，僅為空調(diào)機送風用；信號線、電源線敷設(shè)在機房上空的雙層走線架上。空調(diào)設(shè)備安裝在通信機房或?qū)Ｓ每照{(diào)室內(nèi)，配置地板下送風型專用空調(diào)機，在空調(diào)機底部設(shè)置型鋼支架并安裝導流板，將空調(diào)機送風方向從垂直向下改為水平向前，將經(jīng)空調(diào)機處理后的冷空氣送至活動地板下，通過機架下部的通風口送入機架內(nèi)部，對通信設(shè)備直接進行降溫，并利用機架列間的地板出風口對周圍的空氣進行降溫。地板下送風屬于有組織送風，通過活動地板形成的靜壓箱，在機架下部的通風口及需要的部位設(shè)置風口，可有效進行氣流分配，送風距離一般可達到15～20米。 3.3設(shè)備安裝要保證機柜內(nèi)部各設(shè)備的散熱進風口、出風口方向一致下送風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，產(chǎn)生的負壓帶著熱走廊的熱空氣往上方走，熱空氣不會被吸入機架前方。房間上部布置回風管將熱風帶走，使氣流組織更加合理。

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

A類機房：200～400W/m2 設(shè)備的列凈間距大于1.2m。

B類機房：400～600W/m2設(shè)備的列凈間距1.5～2m。

C類機房：600W/m2以上設(shè)備的列凈間距大于2m。

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

3.6空調(diào)采用N+1方式配置，N≦5。

3.7機房空調(diào)配置應以“制冷量優(yōu)先”原則。盡量選用70～80KW的機房專用空調(diào)，在滿足總需求制冷量的基礎(chǔ)上，按機房級別冗余配置，以節(jié)省空調(diào)安裝位置。

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

3.9架空地板上的空間專用于空調(diào)送風，嚴禁走管線（消防線纜除外），減少送風阻力和滿足有關(guān)規(guī)定要求。

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

3.11可根據(jù)機房熱負荷情況，在不同位置設(shè)置可調(diào)節(jié)出風風量的地板。

3.12對機房內(nèi)設(shè)備安裝、走線架、風管等進行一次性統(tǒng)一設(shè)計，各專業(yè)不得隨意更改。

4. 采用下送風——上走線的效果

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

4.2采用下送風方式可提高機房面積的使用率，節(jié)省土建投資。

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

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

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