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机房空调与气流组织—————————————————————————————————————————————————————————

机房空调特点

 

摘要:精密空调系统的设计是为了进行精确的温度和湿度控制,精密空调系统具有高可靠性,保证系统终年连续运行,并且具有可维修性、组装灵活性和冗余性,可以保证数据机房四季空调正常运行。

 

 

一、机房为什么需要精密空调

 

在许多重要的工作中信息处理是不可或缺的一个环节,因此,公司的正常运转离不开恒温恒湿的数据机房。IT硬件产生不寻常的集中热负荷,同时对温度或湿度的变化又非常敏感。温度或湿度的波动可能会产生一些问题,例如,处理时出现乱码,严重时甚至系统彻底停机。这会给公司带来巨大的损失,具体数额取决于系统中断时间以及所损失数据和时间的价值。标准舒适型空调的设计并非为了处理数据机房的热负荷集中和热负荷组成,也不是为了向这些应用提供所需的精确的温度和湿度设定点。精密空调系统的设计是为了进行精确的温度和湿度控制,精密空调系统具有高可靠性,保证系统终年连续运行,并且具有可维修性、组装灵活性和冗余性,可以保证数据机房四季空调正常运行。
(一)机房温度和湿度设计条件
    保持温度和湿度设计条件对于数据机房的平稳运行至关重要。设计条件应在22℃~24℃(72℉~75℉)和35%~50%的相对湿度(R.H.)。与环境条件不合适可能造成损坏一样,温度的快速波动也可能会对硬件运行产生负面影响,这就是即便硬件末在处理数据也要使其保持运行状态的一个原因。相反,舒适型空调系统的设计只是为了在夏天35℃(95℉)的气温和48%R.H.的外界条件下,使室内的温度和湿度分别保持27℃(80℉)和50%R.H.的水平。相对而言,舒适空调没有专用的加湿及控制系统,简单的控制器无法保持温度所需的设定点(23士2℃),因此,可能会出现高温、高湿而导致环境温湿度较大范围的波动。
(二)机房环境不适合所造成的问题
    如果数据机房的环境不适合,将对数据处理和存储工作产生负面影响,可能使数据运行出错、宕机,甚至使系统故障频繁而彻底关机。
1.高温和低温
高温、低温或温度快速波动都有可能会破坏数据处理并关闭整个系统。温度波动可能会改变电子芯片和其它板卡元件的电子和物理特性,造成运行出错或故障。这些问题可能是暂时的,也可能会持续多天。即使是暂时的问题,也可能很难诊断和解决。
2.高湿度
高湿度可能会造成磁带物理变形、磁盘划伤、机架结露、纸张粘连、MOS电路击穿等故障发生。
3.低湿度
低湿度不仅产生静电,同时还加大了静电的释放,此类静电释放将会导致系统运行不稳定甚至数据出错。
(三)机房专用空调与普通舒适空调的区别
    计算机机房对温度、湿度及洁净度均有较严格的要求,因此,计算机机房专用空调在设计上与传统的舒适性空调有着很大区别,表现在以下5个方面:
1,传统的舒适性空调主要是针对于人员设计,送风量小,送风焓差大,降温和除湿同时进行;而机房内显热量占全部热量的90%以上,它包括设备本身发热、照明发热量、通过墙壁、天花、窗户、地板的导热量,以及阳光辐射热,通过缝隙的渗透风和新风热量等。这些发热量产生的湿量很小,因此采用舒适性空调势必造成机房内相对湿度过低,而使设备内部电路元器件表面积累静电,产生放电从而损坏设备、干扰数据传输和存储。同时,由于制冷量的(40%~60%)消耗在除湿上,使得实际冷却设备的冷量减少很多,大大增加了能量的消耗。
机房专用空调在设计上采用严格控制蒸发器内蒸发压力,增大送风量使蒸发器表面温度高于空气露点温度而不除湿,产生的冷量全部用来降温,提高了工作效率,降低了湿量损失(送风量大,送风焓差减小)。
2,舒适性空调风量小,风速低,只能在送风方向局部气流循环,不能在机房形成整体的气流循环,机房冷却不均匀,使得机房内存在区域温差,送风方向区域温度低,其他区域温度高,发热设备因摆放位置不同而产生局部热量积累,导致设备过热损坏。
而机房专用空调送风量大,机房换气次数高(通常在30~60次/小时),整个机房内能形成整体的气流循环,使机房内的所有设备均能平均得到冷却。
3,传统的舒适性空调,由于送风量小,换气次数少,机房内空气不能保证有足够高的流速将尘埃带回到过滤器上,而在机房设备内部产生沉积,对设备本身产生不良影响。且一般舒适性空调机组的过滤性能较差,不能满足计算机的净化要求。
采用机房专用空调送风量大,空气循环好,同时因具有专用的空气过滤器,能及时高效的滤掉空气中的尘挨,保持机房的洁净度。
4,因大多数机房内的电子设备均是连续运行的,工作时间长,因此要求机房专用空调在设计上可大负荷常年连续运转,并要保持极高的可靠性。舒适性空调较难满足要求,尤其是在冬季,计算机机房因其密封性好而发热设备又多,仍需空调机组正常制冷工作,此时,一般舒适性空调由于室外冷凝压力过低已很难正常工作,机房专用空调通过可控的室外冷凝器,仍能正常保证制冷循环工作。
5,机房专用空调一般还配备了专用加湿系统,高效率的除湿系统及电加热补偿系统,通过微处理器,根据各传感器返馈回来的数据能够精确的控制机房内的温度和湿度,而舒适性空调一般不配备加湿系统,只能控制温度且精度较低,湿度则较难控制,不能满足机房设备的需要。
综上所述,机房专用空调与舒适型空调在产品设计方面存在显著差别,二者为不同的目的而设计,无法互换使用。计算机机房内必须使用机房专用空调。目前,国内许多行业,如金融、邮电通信、电视台、石油勘探、印刷、科研、电力等已经广泛采用,提高了机房内计算机、网络、通信系统的可靠性和运行的经济性。

二、机房空调的特点

(一)显热量大

机房内安装的主机及外设、服务器、交换机、光端机等计算机设备以及动力保障设备,如UPS电源,均会以传热、对流、辐射的方式向机房内散发热量,这些热量仅造成机房内温度的升高,属于显热。一个服务器机柜散热量在每小时几千瓦到十几千瓦,如果是安装刀片式服务器,散热量会高一些。大中型计算机房设备散热量在400W/m2左右,装机密度较高的数据中心可能会到600W/m2以上。机房内显热比可高达95%。

(二)潜热量小

不改变机房内的温度,而只改变机房内空气含湿量,这部分热量称为潜热。机房内没有散湿设备,潜热主要来自工作人员及室外空气,而大中型计算机机房一般采用人机分离的管理模式,机房围护结构密封较好,新风一般也是经过温湿度预处理后进人机房,所以机房潜热量较小。
(三)风量大、焓差小

设备的热量是通过传导、辐射的方式传递到机房内,设备密集的区域发热量集中,为使机房内各区域温湿度均匀,而且控制在允许的基数及波动范围内,就需要有较大的风量将余热量带走。另外,机房内潜热量较少,一般不需要除湿,空气经过空调机蒸发器时不需要降至零点温度以下,所以送风温差及焓差要求较小,为将机房内余热带走,就需要较大送风量。
(四)不间断运行、常年制冷

机房内设备散热属于稳态热源,全年不间断运行,这就需要有一套不间断的空调保障系统,在空调设备的电源供给方面也有较高的要求,不仅需要有双路市电互投,而且对于保障重要计算机设备的空调系统还应有发电机组做后备电源。长期稳态热源造成即便在冬季机房内也需要制冷,尤其是在南方地区,更为突出。在北方地区,如果冬季仍需制冷,在选择空调机组时,需要考虑机组的冷凝压力和其他相关问题,另外可增加室外冷空气进风比例,以达到节能的目的。
(五)送回风方式较多

空调房间的送风方式取决于房间内热量的发源及分布特点,针对机房内设备密集式排列,线缆、桥架较多以及走线方式等特点,空调的送风方式分为下送上回、上送上回、上送侧回、侧送侧回。
(六)静压箱送风

机房内空调送回风通常不采用管道,而是利用高架地板下部或天花板上部的空间作为静压箱送回风,静压箱内形成的稳压层可使送风均匀,使空间内各点静压相等。
(七)洁净度要求高

电子计算机机房有严格的空气洁净度要求。空气中的尘埃、腐蚀性气体等会严重损坏电子元器件的寿命,弓起接触不良和短路等,因此要求机房专用空调能按相关标准对流通空气进行除尘、过滤。另外,要向机房内补充新风,保持机房内的正压。根据《电子计算机机房设计规范》规定,主机房内的空气含尘浓度,在静态条件下测试,每升空气中大于或等于0.5m的尘粒数,应小于18000粒。主机房与其他房间、走廊间压差不应小于4.9Pa,与室外静压差不应小于9.8Pa。

三、机房建筑与空调的关系
(一)机房楼层的选择和空调的关系

机房的楼层最好选择在大楼的二、三层,因为每一台精密空调都有一台室外机组(冷凝器),机房安装的环境往往直接影晌到精密空调的制冷效果,因此对于精密空调外机的安装也需予以必要的考虑,一般精密空调外机多安装于裙楼顶层或大楼顶层的平台等通风散热比较好的地方,而其与内机的距离则一般为外机往上12M(约3层楼),往下4M(约1层楼)。距离太长效果则差,因此在楼层选择方面对此也需给予充分的考虑。
(二)机房围护结构与节能

建筑节能主要从两方面进行:一是提高建筑物供暖、空调设备的效率以及改进运行管理方式;二是改善建筑物围护结构的热工性能,增强建筑物自身的隔热、防热能力,降低室外气候对室内环境产生的不利影响,减少建筑物的供暖空调负荷。从节能角度出发,建筑物的窗墙比即指窗户洞口面积与房间立面单元面积(含窗洞面积)的比值,必须受到一定限制。GB50176一1993《民用建筑热工设计规范》规定:当建筑物外部窗户采用单层窗时,窗墙比不宜超过0.3,当采用双层窗或者单框双层玻璃时,窗墙比不应大于0.4。

在选择机房场地时,主机房的房间宜尽量减少外墙和外窗,如不可避免时,尽量将机房设在北侧,也可将有外窗一侧设置内部通道或者将外窗封闭。机房的外墙、相邻的非空调房间或温差较大的空调房间的内墙、楼板、顶棚应采用保温材料做绝热措施,避免在机房的另一侧产生结露现象。
(三)机房建筑平面与机房空调

机房的建筑平面和空间布局应具有适当的灵活性,主机房的主体结构宜采用大开间大跨度的柱网,可以提高机房的使用率,空调气流通畅。

1.空调系统化分原则

机房在平面布局上一般包括主机房、基本工作间、第一类辅助房间、第二类辅助房间、第三类辅助房间,空调系统化分时要遵循以下原则:

(1)能保证室内要求的参数。即在设计条件和工作条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化的要求。

(2)对环境温湿度、洁净度工作时间要求一致的房间集中布置。

(3)初投资和运行费用综合起来较为经济。

(4)便于管理且维护简单。

(5)尽量减少一个系统内的各房间相互的不利影响。

(6)要尽量减少送风距离。

2.机房平面布局与空调系统

(1)机房分布在同一楼层。中小型计算机机房,主机房、基本工作间与辅助房间一般设置在建筑物的一个楼层。主机房的各个房间,如主机及外设室、网络机房、磁带机房宜集中布置,采用机房专用空调系统,专用空调机组宜布置在相邻的房间内并且靠近给排水接点。基本工作间、辅助房间采用舒适性空调系统,可利用建筑物原有中央空调或者根据功能房间的需要采用独立的舒适性空调系统。

(2)机房分布在一个建筑物多层或一个建筑群。大型计算机机房,规模较大,根据数据处理业务类别不同,一般分布在一个建筑物多层,或者一个建筑群中。在机房布局时,宜将主机房设置在一个建筑物的较低楼层,采用机房专用空调系统,分层设置空调区,各层专用空调机组宜安装在建筑物的同一侧,便于冷媒管、给排水干管统一安装。基本工作间和辅助房间可根据与主机房的关系分布在其他楼层或其他建筑物中,采用建筑物中央空调或独立的舒适性空调系统。
(四)机房建筑空间与机房空调

机房建筑空间上应满足特殊气流组织形式的要求,机房净高(高架地板距天花板高度),应按机柜高度、线槽走线形式、通风要求确定,宜为2.4~3.0m。如果采用下送风上回风方式,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,同时可以敷设各类管线。如室内回风,也宜留有一定的空间,根据美国2005年4月发布的TIA942《数据中心通信基础架构标准》中规定:大中型数据中心机房天花板距最高设备顶部宜留有460~600mm空间;如果采用上送风方式,则高架地板下只需满足线槽安装即可,适用于层高较低机房。

机房空调的负荷计算

一、机房得热量及冷负荷
(一)机房得热量

在室内外热、湿扰量作用下,某一时刻进入一个空调房间的总热量和湿量称为在该时刻的得热量和得湿量。如果得热量为负值时称为耗热量。根据性质不同,得热量又分为显热和潜热,而显热又包括对流热和辐射热两种成分。
1.机房显热量来源
(1)透过外窗进人室内的太阳辐射热量。
(2)通过围护结构传人室内的热量。
(3)设备散热量。
(4)人体散热量。
(5)照明散热量。
(6)新风散热量。
2.机房潜热量来源
(1)工作人员人体散热量。
(2)渗透空气及新风换气散热量。
(二)机房冷负荷

在某一时刻为保持房间具有稳定的温度、湿度,需要向房间空气中供应的冷量称为冷负荷。相反,为补偿房间失热量而需向房间供应的热量称为热负荷。为维持室内相对湿度所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷。
冷负荷与得热量在数量上有时相等,有时则不等。围护结构热工特性及得热量的类型决定了得热和负荷的关系。在瞬时得热中的潜热得热及显热得热中的对流成分是直接散放到房间空气中的热量,它们立即构成瞬时负荷。机房内计算机的散热则大部分构成瞬时负荷,例如CPU散热片与CPU表面直接接触,CPU表面的热量通过热传导传递给CPU散热片,散热风扇产生气流通过热对流将CPU散热片表面的热量带走i而机箱内空气的流动也是通过热对流将CPU散热片周围空气的热量带走,直到机箱外。而显热得热中的辐射成分,如外窗的瞬时日射得热及照明辐射热,不能立即构成瞬时冷负荷,因为镭射热透过空气被室内各种物体的表面所吸收和储存,这些物体的温度会升高,一旦其表面温度高于室内空气温度时,它们又以对流方式将储存的热量散发给空气。

二、如何计算恒温恒湿机房内所需的冷量

为了确定空调机的容量,以满足机房温度、湿度、洁净度和送风速度的要求(简称四度要求)。必须首先计算机房的热负荷。

机房的热负荷主要来自两个方面:

其一是机房内部产生的热量,它包括:室内计算机及外部设备的发热量,机房辅助设施和机房设备的发热量(电热、蒸气水温及其它发热体)。这些发热量显热大、潜热小;照明发热(显热);工作人员的发热(显热小、潜热大);由于水分蒸发、凝结产生的热量(潜热)。

其二是机房外部产生的热量,它包括:
传导热。通过建筑物本体侵入的热量,如从墙壁、屋顶、隔断和地面传入机房的热量(显热);放射热(也称辐射热)。由于太阳照射从玻璃窗直接进入房间的热量(显热);对流产生的热量。从门窗等缝隙侵入的高温室外空气(也包含水蒸气)所产生的热量(显热、潜热);

为了使室内工作人员减少疲劳和有利于人体健康而引入的新鲜空气所产生的热量(包括显热和潜热)。
总之,人体放出的热量、缝隙风侵入的热量和换气带进的热量,不仅使室温升高,也会增加室内的含湿量,因此需要除湿。这部分热负荷称为潜热负荷,而机房内所有设备散发的热量只是室内的温度升高,这种热负荷称为显热负荷。与一般宾馆、办公室、会议室等潜热占有相当大比例所不同的是,计算机、程控机机房内的热负荷是以显热负荷为主。因此对于热负荷状况不同的场合应选用不同类型的空调机。通常用显热比(SFH)作为空调机的重要指标。

概略计算(也称为估算)

在机房初始设计阶段,为了较快的选定空调机的容量,可采用此方法,即以单位面积所需冷量进行估算。

计算机房(包括程控交换机房):

楼层较高时,250~300kcal/m2h

楼层较低时,150~250kcal/m2h(根据设备的密度作适当的增减)

办公室(值班室):90kcal/m2h

简易热负荷计算

计算机房空调负荷,主要来自计算机设备、外部设备及机房设备的发热量,大约占总热量的80%以上,其次是照明热、传导热、辐射热等,这几项计算方法与一般空调房间负荷计算相同。计算机制造商,一般能提供设备发热量的具体数值。否则根据计算机的耗电量计算其发热量。
a。外部设备发热量计算

Q=860N¢(kcal/h)

式中:N:用电量(kW);¢:同时使用系数(0。2~0。5);860:功的热当量,即lkW电能全部转化为热能所产生的热量。
b.主机发热量计算Q=860×P×h1×h2×h3

式中,P:总功率(kW);

h1:同时使用系数;

h2:利用系数;

h3:负荷工作均匀系数。

机房内各种设备的总功率,应以机房内设备的最大功耗为准,但这些功耗并未全部转换成热量,因此,必须用以上三种系数来修正,这些系数又与计算机的系统结构、功能、用途、工作状态及所用电子元件有关。总系数一般取0。6~0。8之间为好
c.照明设备热负荷计算

机房照明设备的耗电量,一部分变成光,一部分变成热。变成光的部分也因被建筑物和设备等所吸收而变成热。照明设备的热负荷计算如下:

Q=C×Pkcal/h式中,

P:照明设备的标称额定输出功率(W);

C:每输出lW的热量(kcal/hW),通常自炽灯0.86,日光灯1.0。
d.人体发热量

人体内的热是通过皮肤和呼吸器官放出来的,这种热因含有水蒸汽,其热负荷应是显热和潜热负荷之和。

人体发出的热随工作状态而异。机房中工作人员可按轻体力工作处理。当室温为24℃时,其显热负荷为56cal,潜热负荷为46cal;当室温为21℃时,其显热负荷为65cal,潜热负荷为37ca1。在两种情况下,其总热负荷均为102cal。
e.围护结构的传导热

通过机房屋顶、墙壁、隔断等围护结构进入机房的传导热是一个与季节、时间、地理位置和太阳的照射角度等有关的量。因此,要准确地求出这样的量是很复杂的问题。

当室内外空气温度保持一定的稳定状态时,由平面形状墙壁传入机房的热量可按下式计算:

Q=KF(t1-t2)kcal/h式中,

K:围护结构的导热系数(kcal/m2h℃);

F:围护结构面积(m2);

t1:机房内温度(℃);

t2:机房外的计算温度(℃)。

当计算不与室外空气直接接触的围护结构如隔断等时,室内外计算温度差应乘以修正系数,其值通常取0.4~0.7。常用材料导热系数如下表所示:

材料导热系数(kcal/m2h℃)材料导热系数(kcal/m2h℃)

普通混凝土1。4~1。5  石膏板0。2

轻型混凝土0.5~0.7  石棉水泥板1

砂浆1.3  软质纤维板0.15

熟石膏0。5  玻璃纤维0。03

砖1.1  镀锌钢板38

玻璃0.7  铝板180

木材0。1~0。25
f.从玻璃透入的太阳辐射热

当玻璃受阳光照射时,一部分被反射、一部分被玻璃吸收,剩下透过玻璃射入机房转化为热。被玻璃吸收的热使玻璃温度升高,其中一部分通过对流进入机房也成为热负荷。

透过玻璃进入室内的热量可按下式计算:

Q=KFq(kcal/h)

式中,K:太阳辐射热的透入系数;

F:玻璃窗的面积(m2);

q:透过玻璃窗进入的太阳辐射热强度(kcal/m2h)。

透入系数K值取决于窗户的种类,通常取0.36~0.4。
太阳辐射热强度q随纬度、季节和时间而不同,又随太阳照射角度而变化。具体数值请参考当地气象资料。
g。换气及室外侵入的热负荷

为了给在计算机房内工作人员不断补充新鲜空气,以及用换气来维持机房的正压,需要通过空调设备的新风口向机房送入室外的新鲜空气,这些新鲜空气也将成为热负荷。通过门、窗缝隙和开关而侵入的室外空气量,随机房的密封程度,人的出入次数和室外的风速而改变。这种热负荷通常都很小,如需要,可将其拆算为房间的换气量来确定热负荷。
h.其它热负荷

在机房中,除上述热负荷外,在工作中使用示被器、电烙铁、吸尘器等都将成为热负荷。由于这些设备的功耗一般都较小,可粗略按其额定输入功率与功的热当量之积来计算。此外,机房内使用大量的传输电缆,也是发热体。其计算如下:

Q=860Pl(kcal/h)

式中,860:功的热当量(kca1/h);

P:每米电缆的功耗(W);l:电缆的长度(m)。

总之,机房热负荷应由上述a—h各项热负荷之和来确定。

机房气流组织
    大中型数据中心机房的电子设备密集布放,总冷负荷比较大,每平方米大约在300~600W,有的甚至更高,其中设备冷负荷占到80%以上。针对于机房的余热量大、发热源集中的特点,就需要有合理的气流组织的分配和分布,有效地将机房内的余热消除,保证电子设备对环境温湿度、洁净度、送风速度以及人员对舒适度的需要。

一、气流组织确定
    机房的气流组织形式有下送上回、上送侧回(下回)方式,气流组织形式的确定要考虑以下几个方面:
    (1)首先要依据设备冷却方式、安装方式,如设备或机柜自带冷却风扇或冷却盘管,目前较常见的设备和机柜的冷却方式都是从前面进风,后面域上部出风。
    (2)冷量的高效利用。使散热设备在冷空气的射流范围内。
    (3)机房建筑结构、平面布局。机房各个系统的建设要依托于建筑环境中,也受到这些因素的制约,如建筑层高、形状、面积等。
二、气流组织形式
(一)下送上回方式

下送上回方式是大中型数据中心机房常用的方式,空调机组送出的低温空气迅速冷却设备,利用热力环流能有效利用冷空气冷却效率,因为热空气密度小、轻,它会往上升;冷空气密度大、沉,它会往下降,填补热空气上升留下的空缺,形成气流的循环运动,这就是热力环流。热力环流不同于水平流动的风,它是空气上下垂直的对流运动,冷与热激发出气流缓慢的运动。跟风不一样,风能够改造局部环境的气候,而热力环流是气流运动的原始动力。利用气流的原始动力,可以不用设置动力设备,同样达到最佳的冷却效果,如图4-1所示。

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图4-1 下送上回气流组织

送风口可安装在高架活动地板上,也可用高架地板配套的风口板送风(见图4-2),地板下的空司可作为空调送风静压箱。静压箱可以减少送风系统动压、增加静压、稳定气流和减少气流振动,可使送风效果更加理想。空气经过地板上安装的风口板向设备和机柜送风。

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图4-2

美国2005年4月发布的TIA942《数据申心通信基础架构标准》中要求机房内计算机设备及机架采用"冷热通道"的安装方式。"冷热通道"的设备布置方式,打破常规,将机柜采用"背靠背、面对面"摆放,这样在两排机柜的正面面对通道中间布置冷风出口,形成一个冷空气区"冷通道",冷空气流经设备后形成的热空气,排放到两排机柜背面中的"热通道"中,通过热通道上方布置的回风口回到空调系统,使整个机房气流、能量流流动通畅,提高了机房精密空调的利用率,进一步提高制冷效果,如图4-3所示。

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图4-3 冷热通道示意图

回风口可安装在天花板上,也可以利用穿孔的铝天花板回风,它的孔径不能小于2mm,穿孔面积应在15%以上。回风同样也是利用天花板与楼板之间的构成的静压箱回风。
下送上回风具有以下显著优点:
(1)有效利用冷源,减少能耗。
(2)机房内整齐、美观,所有线槽都可暗敷。
(3)便于设备扩容和移位。
采用地板下送风天花板上回风,在设计中需要注意以下问题。
1、保持活动地板下一定的均压静压值

机房内高架活动地板下的空间作为送风库,通风截面积大,截面竖向间隔有许多活动地板的支架,截面横向上间隔甚至重叠有许多电缆及通信线缆线槽,所有这些都造成空气沿送风方向上的压力损失。在线缆、线槽安装时应尽量避开空调机组,比较大的线槽方向宜与气流方向平行安装。如果送风距离较长,空调机组的机外余压虽能克服最远端的阻力损失,但会造成送风近端和远端有较大的压差,不利于保持均匀的静压值,因此要尽量地控制地板下的送风距离。一般送风距离大于25m时,空调机组宜两侧分别布放。
2、保证高架她板架空高度

大中型电子计算机机房高架地板敷设高度宜在40Omm以上,有条件时应该尽量增加静压箱高度,这样可以保证在安装了大量线槽、线管后,仍不影响气流畅通。
3、控制活动地板下送风风速

风口板送风类似于局部孔板送风,要求送风风速小于3m/s,送风均匀。根据机房内设备集中布置的特点,为将局部大量的显热量带走,送风口需集中布置在设备前方进风口,在全压一定的情况下,这样会造成静压箱局部断面动压增大,静压减少。另外,由于空调送风量较大,在集中布置的风口附近不宜再设置风口,否则有可能会变成吸风口。为避免这种现象发生,在风口板上宜安装调节阀,来调整局部的静压、动压值,以达到最佳送风效果。
4、送回风风道净化处理

灰尘落在电子插件上,会产生尘膜,既影响散热又影响绝缘效果甚至引起短路。同时灰尘也增加元件表面的热阻,导致元件过热而烧毁,所以机房应按A级机房内的尘埃标准设计。地板下和天花板上的送回风风道需做净化处理,装饰材料宜选择不起尘、不吸尘的材料。
5、其他

人员较多的房间不宜采用这种送风方式,因为送风温度较低,一般低于17℃,从底部送风,工作人员会有不舒适的感觉。
(二)上送侧回(下回)方式

上送侧回通常是采用全室空调送回风的方式,适用于中小型机房。上送风可分为机房顶迭或紧靠机房顶下的上部侧送两种形式,后者较为常用。由顶部或侧上方送风的气流首先与室内空气混合,再进入设备或机柜内。机房顶部安装散流器或孔板风口送风,工作的气流小且均匀,人有良好的舒适感。但大多数计算机机柜的冷却的进风口是在下部或前方,排风口在机柜的上部。这样,顶部的送风气流先与机柜处上升的热气流混合,再进入机柜冷却设备,影响了机柜的冷却效果。由于机柜进风温度偏高,机柜内得不到良好的冷却效果,必然造成机柜内温度偏高,导致计算机不能进行工常的工作,如图4-4和图4-5所示。

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图4-4 上送侧回气流组织(上部风帽侧送风)

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图4-5 上送侧回气流组织(风道顶送)

采用上送侧回的气流组织,对于散热量较大的机房,只有采用较低的送风温度(13~16℃),来维持机房内温湿度以及机柜散热的需要,这样会造成能源的浪费,而且较低的送风温度对工作人员也带来不舒适的感觉。
上送侧回方式通常可在建筑层高较低时,机房面积不大时采用,但要保证送回风气流畅通,不被设备阻挡。空调机组送风出口处宜安装送风管道或送风帽,如采用管道送风,送风口可使用散流器或百叶风口。回风可通过室内直接回风,如有不同空调房间时,也可采用管道回风,但较少采用地板下回风。

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弥漫式送风方式送风的气流循环

(三)弥漫式送风方式

有的空调设备生厂商开发了一种新型的送风方式,即弥漫式送风,其制冷原理是依据冷热空气的热力环流进行设备的冷却。相对于下送风方式,弥漫式送风不需要架空地板,而单位面积的热负荷可提高10%,同时房间层高降低。这种送风方式适用于小型机房,且送风距离宜控制在l5m。

三、气流分配系统

很多人不理解气流分配系统也是数据机房设计的一部分。由于过去机房负载心密度,不正确的气流分配不会造成严重的问题题。然而越来越高密度的负载,开始考验现在的气流分配单元,使一些问题逐步显现出来,例如所有机柜朝向同一方向设计,大多数情况出于美观的考虑,但实际上耗费了冷量资源和成本,以下介绍有关气流分配得细节。
送风口与回风口设计机柜内气流路径和机柜布局是引导空气流通改进制冷效果的关键因素,但要确保最佳制冷效果,还有一个关键因素:送风口与回风口设计。

这些通风口的位置不当会使冷空气在到达设备前与热空气混合,从而引发上述各种效率问题和额外成本。送风口或回风口位置不当的情况很常见,几乎会抵消所有冷热通道设计的优势。

送风口设计的关键在于将其置于尽可能接近设备进气口的位置,将冷空气限制在冷通道内。对于地板下送风方式的机房,意味着要将打孔地板放置于冷通道内。上送风与下送风系统一样有效,但关键还是要将回风口设置于冷通道的上部,而且这些通风口的设计必须能引导空气向下进入冷通道(而不是横向扩散)。在上送风系统与下送风系统中,任何通风口若位于不运行设备的区域,均应暂时关闭。因为这些通风口会阻止回风进入制冷系统,从而降低湿度。

回风口设计的关键在于将其置于尽可能接近设备排气口的位置,并从热通道收集热空气。在有条件的情况下,可以便用架空吊顶回风,这样回风口便可以轻松与热通道进行协调工作。当使用高敞开式整体回风天花板时,最好是将制冷系统的进风口尽可能地调高,并用管道连接热通道上方的回风口,以协调进风口与热通道。即便只有少数几个回风口与热通道协调的简单回风系统也比房间侧面的单一大型回风口效果要好。

对于没有活动地板或管道系统的小房间,上送风系统与下送风系统通常位于墙角或墙边。在这些情况下,很难协调冷空气的输送和热空气的回风。通过以下方法可能会提高这些系统的效率。对于上送风设备,将其置于热通道的一端,并通过管道将冷空气送至尽可能远离制冷设备的冷通道。

对于下送风设备,将其置于冷通道的一端,并添加吊顶强制通风口或悬挂管道回风口,回风口位于热通道上方。一项关于回风位置不当的调查显示,根本原因主要是:个人感觉一些通道冷一些通道热,并认为这种情况不正常,试图通过将冷空气出风口移动到热通道并将热空气出风口移动到冷通道来加以调整。设计合理的机房旨在达到最佳工作状态,即冷热空气分离,但人们通常认为这是一种缺陷,他们会采取一些措施来混合空气,因而降低了系统效率并增加了成本。总结了送风口与回风口设计缺陷及解决方案。

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