機房精密空調采用高效率熱交換系統設計

物理環(huán)境空調區維護結構必須保溫密閉。尤其是送風(fēng)靜壓室，漏風(fēng)量超過(guò)5%，大于新風(fēng)補充量，熱交換系統不僅僅是風(fēng)量流失、靜壓減小，機房還將形成負壓。機房一旦是負壓，又造成冷卻系統（制冷效率低），高溫高濕氣體進(jìn)入機房，機房溫濕度場(chǎng)波動(dòng)大，熱交換效率更低。

機柜布局機 精密機房專(zhuān)用空調柜冷熱通道式布局，高密度設備分散布局，避免機房、機柜存在熱區。

超高密度機柜（>16kW）分散布局機房空間不僅擴容方便，還應便于安裝區域化空調。

通過(guò)數據中心冷卻系統熱交換的分析，我們重視IT微環(huán)境能夠獲得高效率熱交換，是未來(lái)數據中心IT熱交換系統不僅是重視的問(wèn)題，而且無(wú)論是機柜、機房空調的配置還能著(zhù)手解決高效率的熱交換問(wèn)題是本文論述的重點(diǎn)。

機房恒溫恒濕空調機布局

機房空調機安放位置不合理，也是最常見(jiàn)的問(wèn)題。由于空調機輸出氣流與機柜垂直，還造成空調正向氣流與側向對撞等，致使輸出氣流動(dòng)壓阻力增加、射流動(dòng)壓損耗加大，同時(shí)氣流在靜壓室內形成渦流，從而氣流流速受阻，最終導致機柜熱交換風(fēng)量不足。

數據中心面積≥500m2，空調機輸出氣流（>15m），由于空調數量4～6臺，對于這樣的數據中心機房空調安裝，它是現代數據中心冷、熱通道式布局，克服圖1a中空調輸出氣流遇阻和地板下氣流亂流的問(wèn)題。冷熱通道，地板下冷風(fēng)氣流進(jìn)入冷通道（機柜面對面布局），冷風(fēng)氣流從機柜前部直接進(jìn)入機柜，機柜后部熱風(fēng)進(jìn)入機柜背靠背的熱通道，由熱通道直接回到空調機的回風(fēng)口。冷熱通道由于冷、熱氣流路徑捷徑、系統運行氣流阻減小，同時(shí)避免了冷、熱氣流混流。所以，冷熱通道熱交換不僅布局合理，而且冷卻系統顯熱交換效率高達95%。

安裝方式有人提出地板下氣流會(huì )造成不對稱(chēng)的問(wèn)題，筆者認為地板下對吹氣流平衡是相對的，一側兩臺工作、另一側一臺或兩臺工作都可以，所以，地板下氣流運行不存在對稱(chēng)不對稱(chēng)問(wèn)題。因為，地板下靜壓室空間是等壓的問(wèn)題，只要輸出氣流不產(chǎn)生近距離相對摩擦碰撞（如正向與側向氣流頂撞如圖2a所示）。所以，空調機兩側安裝數量對稱(chēng)是相對的，系統冷量匹配、機組故障等運行狀態(tài)不對稱(chēng)是絕對的，不影響靜壓室氣流運行流量受阻的問(wèn)題；

機房恒溫恒濕機 精密機房空調冷量配置

數據中心運行存在熱區，認為是系統冷量不足問(wèn)題，所以，選配空調機時(shí)往往只重視冷量問(wèn)題，希望單體空調冷量偏大（60～70kW）。對于數據中心熱交換存在熱區，而造成熱區不僅僅是冷卻容量問(wèn)題，是熱交換系統存在著(zhù)潛在的阻力問(wèn)題（靜壓室空間偏小，如地板基本高度<350mm，線(xiàn)纜槽架偏高>150mm，靜壓室漏風(fēng)>10%等），頂部回風(fēng)空間氣流受阻（頂棚距主梁下距離<200mm，線(xiàn)纜、消防管道布局雜亂不規則等），所以，機房出現熱區是空調系統運行氣流受阻問(wèn)題造成的。

中小型（500m2）以下數據中心，不宜選擇單臺大容量的制冷系統。假設一個(gè)中小型數據中心系統總熱量180kW，我們對選擇50kW四用一備、還是選擇70kW三用一備的系統運行情況比較一下：精密空調機，制冷量是動(dòng)態(tài)按需求投入運行 精密機房空調的，而風(fēng)量是高可靠離心風(fēng)機大風(fēng)量基本是滿(mǎn)負荷投入運行的，風(fēng)機不工作，精密空調將停止運行。對于系統制冷量（屬于中小型數據中心），壓縮機運行數量匹配問(wèn)題會(huì )造成壓縮機頻繁啟動(dòng)，同時(shí)風(fēng)機運行數量是三臺，比中容量壓縮機少一組風(fēng)機運行所以，選擇中容量壓縮機（50kW雙壓縮機、雙風(fēng)機），熱交換系統風(fēng)量冗余運行占有優(yōu)勢：熱交換系統可獲得充足的風(fēng)量進(jìn)行高效率顯熱交換，不僅系統溫、濕度場(chǎng)運行穩定，而且制冷效率高達95%，節省電能顯著(zhù)。相反，對系統靠冷卻風(fēng)量帶走熱量的熱交換系統，尤其是顯熱交換效率將<90%。所以，精密空調熱交換系統風(fēng)量是主體，制冷量是動(dòng)態(tài)的附體，在一定的熱負荷下，冷風(fēng)氣流流向、流速、流量（克服系統阻力）是解決熱交換系統存在熱區的基本要求?，F代精密空調系統比傳統精密空調機風(fēng)機交流調頻、直流調壓，可獲得風(fēng)量、風(fēng)壓無(wú)級調整，尤其是高余壓占有熱交換系統氣流運行克服系統阻力的優(yōu)勢，是中小型數據中心適宜選用的精密的高可用性品牌。

數據中心熱交換系統冷源（制冷系統）和熱源（IT發(fā)熱系統）總稱(chēng)都是冷卻系統。通過(guò)對機房環(huán)境、機柜等存在熱區來(lái)看，目前數據中心冷卻系統基本還是采用傳統精密空調等冷卻系統。索克曼精密空調（大風(fēng)量、小焓差）已在計算機房熱交 精密機房空調換系統運行了近40年。如今計算機房已進(jìn)入數據處理、傳輸網(wǎng)絡(luò )化的機房，機柜式服務(wù)器向超高密度發(fā)展，超級小型機等也都進(jìn)入機柜，因此，機房熱交換系統不在是單一的、傳統的下進(jìn)風(fēng)熱交換系統。熱交換氣流由下進(jìn)、機柜前進(jìn)、側進(jìn)等多種運行方式，由于服務(wù)器是垂直疊加式安裝，要求機柜上、中、下溫度場(chǎng)均勻、穩定，才能使機柜獲得水平層流式的進(jìn)行熱交換。

由于IT設備結構、熱交換路徑變了，而傳統的精密空調運行結構基本沒(méi)有變。所以，傳統數據中心冷卻熱交換系統不僅熱交換效率低于88%，系統運行耗能大還難于解決系統存在的環(huán)境熱區、機柜熱死區。至今，對于機房存在熱區還是給人的假象是制冷系統容量不足，從而在增加冷源上做文章。實(shí)踐證明，一些數據中心增加了空調的配置，然而，系統的熱區并沒(méi)有得到很好的解決。

數據中心熱 精密機房空調交換系統不僅僅是冷源問(wèn)題，冷源是基本的配置，而對空調機氣流運行的配置往往重視不夠。因為，熱交換的核心是冷風(fēng)氣流的流量問(wèn)題，也就是說(shuō)，冷卻系統冷量充足，不等于IT微環(huán)境能夠獲得高效率的熱交換。尤其是高熱機柜顯熱不能得到很好的熱交換，而造成系統環(huán)境熱區、機柜熱死區，它是傳統機房普遍存在的問(wèn)題，也是筆者走訪(fǎng)數據中心常見(jiàn)到的問(wèn)題。  

風(fēng)冷式直接膨脹機組從房間吸取熱量通過(guò)冷凝器傳遞到室外空氣中。機組安裝完畢后，室內機組于室外冷凝器構成閉合回路。安裝方便快捷，適用于水源缺乏的地區和無(wú)冷卻水系統的場(chǎng)所