興鐵 機房墻板整體定制包柱處理

       大中型數據中心機房的電子設備密集布放，總冷負荷比較大，每平方米大約在300～600W，有的甚至更高，其中設備冷負荷占到80%以上。

       針對于機房的余熱量大、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，有效地將機房?jì)鹊挠酂嵯ＷC電子設備對環(huán)境溫濕度、潔凈度、送風(fēng)速度以及人員對舒適度的需要。

　　一、氣流組織確定
　　機房的氣流組織形式有下送上回、上送側回(下回)方式，氣流組織形式的確定要考慮以下幾個(gè)方面:
　　(1)首先要依據設備冷卻方式、安裝方式，如設備或機柜自帶冷卻風(fēng)扇或冷卻盤(pán)管，目前較常見(jiàn)的設備和機柜的冷卻方式都是從前面進(jìn)風(fēng)，后面域上部出風(fēng)。
　　(2)冷量的高效利用。使散熱設備在冷空氣的射流范圍內。
　　(3)機房建筑結構、平面布局。機房各個(gè)系統的建設要依托于建筑環(huán)境中，也受到這些因素的制約，如建筑層高、形狀、面積等。
　　二、氣流組織形式
　　(一)下送上回方式
　　下送上回方式是大中型數據中心機房常用的方式，空調機組送出的低溫空氣迅速冷卻設備，利用熱力環(huán)流能有效利用冷空氣冷卻效率，因為熱空氣密度小、輕，它會(huì )往上升;冷空氣密度大、沉，它會(huì )往下降，填補熱空氣上升留下的空缺，形成氣流的循環(huán)運動(dòng)，這就是熱力環(huán)流。

        熱力環(huán)流不同于水平流動(dòng)的風(fēng)，它是空氣上下垂直的對流運動(dòng)，冷與熱激發(fā)出氣流緩慢的運動(dòng)。跟風(fēng)不一樣，風(fēng)能夠改造局部環(huán)境的氣候，而熱力環(huán)流是氣流運動(dòng)的原始動(dòng)力。利用氣流的原始動(dòng)力，可以不用設置動(dòng)力設備，同樣達到最佳的冷卻效果，如圖4-1所示。

圖4-1　下送上回氣流組織

　　送風(fēng)口可安裝在高架活動(dòng)地板上，也可用高架地板配套的風(fēng)口板送風(fēng)（見(jiàn)圖4－2），地板下的空司可作為空調送風(fēng)靜壓箱。

      靜壓箱可以減少送風(fēng)系統動(dòng)壓、增加靜壓、穩定氣流和減少氣流振動(dòng)，可使送風(fēng)效果更加理想。空氣經(jīng)過(guò)地板上安裝的風(fēng)口板向設備和機柜送風(fēng)。

圖4-2

　　美國2005年4月發(fā)布的TIA942《數據申心通信基礎架構標準》中要求機房?jì)扔嬎銠C設備及機架采用"冷熱通道"的安裝方式。"冷熱通道"的設備布置方式，打破常規，將機柜采用"背靠背、面對面"擺放，這樣在兩排機柜的正面面對通道中間布置冷風(fēng)出口，形成一個(gè)冷空氣區"冷通道"，冷空氣流經(jīng)設備后形成的熱空氣，排放到兩排機柜背面中的"熱通道"中，通過(guò)熱通道上方布置的回風(fēng)口回到空調系統，使整個(gè)機房氣流、能量流流動(dòng)通暢，提高了機房精密空調的利用率，進(jìn)一步提高制冷效果，如圖4－3所示。

圖4-3　冷熱通道示意圖

　　回風(fēng)口可安裝在天花板上，也可以利用穿孔的鋁天花板回風(fēng)，它的孔徑不能小于2mm，穿孔面積應在15%以上。回風(fēng)同樣也是利用天花板與樓板之間的構成的靜壓箱回風(fēng)。
　　下送上回風(fēng)具有以下顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn):
　　(1)有效利用冷源，減少能耗。
　　(2)機房?jì)日R、美觀(guān)，所有線(xiàn)槽都可暗敷。
　　(3)便于設備擴容和移位。　　
　　采用地板下送風(fēng)天花板上回風(fēng)，在設計中需要注意以下問(wèn)題。
　　1、保持活動(dòng)地板下一定的均壓靜壓值
　　機房?jì)雀呒芑顒?dòng)地板下的空間作為送風(fēng)庫，通風(fēng)截面積大，截面豎向間隔有許多活動(dòng)地板的支架，截面橫向上間隔甚至重疊有許多電纜及通信線(xiàn)纜線(xiàn)槽，所有這些都造成空氣沿送風(fēng)方向上的壓力損失。在線(xiàn)纜、線(xiàn)槽安裝時(shí)應盡量避開(kāi)空調機組，比較大的線(xiàn)槽方向宜與氣流方向平行安裝。如果送風(fēng)距離較長(cháng)，空調機組的機外余壓雖能克服最遠端的阻力損失，但會(huì )造成送風(fēng)近端和遠端有較大的壓差，不利于保持均勻的靜壓值，因此要盡量地控制地板下的送風(fēng)距離。一般送風(fēng)距離大于25m時(shí)，空調機組宜兩側分別布放。
　　2、保證高架她板架空高度
　　大中型電子計算機機房高架地板敷設高度宜在40Omm以上，有條件時(shí)應該盡量增加靜壓箱高度，這樣可以保證在安裝了大量線(xiàn)槽、線(xiàn)管后，仍不影響氣流暢通。
　　3、控制活動(dòng)地板下送風(fēng)風(fēng)速
　　風(fēng)口板送風(fēng)類(lèi)似于局部孔板送風(fēng)，要求送風(fēng)風(fēng)速小于3m/s，送風(fēng)均勻。根據機房?jì)仍O備集中布置的特點(diǎn)，為將局部大量的顯熱量帶走，送風(fēng)口需集中布置在設備前方進(jìn)風(fēng)口，在全壓一定的情況下，這樣會(huì )造成靜壓箱局部斷面動(dòng)壓增大，靜壓減少。另外，由于空調送風(fēng)量較大，在集中布置的風(fēng)口附近不宜再設置風(fēng)口，否則有可能會(huì )變成吸風(fēng)口。為避免這種現象發(fā)生，在風(fēng)口板上宜安裝調節閥，來(lái)調整局部的靜壓、動(dòng)壓值，以達到最佳送風(fēng)效果。
　　4、送回風(fēng)風(fēng)道凈化處理
　　灰塵落在電子插件上，會(huì )產(chǎn)生塵膜，既影響散熱又影響絕緣效果甚至引起短路。同時(shí)灰塵也增加元件表面的熱阻，導致元件過(guò)熱而燒毀，所以機房應按A級機房?jì)鹊膲m埃標準設計。地板下和天花板上的送回風(fēng)風(fēng)道需做凈化處理，裝飾材料宜選擇不起塵、不吸塵的材料。
　　5、其他
　　人員較多的房間不宜采用這種送風(fēng)方式，因為送風(fēng)溫度較低，一般低于17℃，從底部送風(fēng)，工作人員會(huì )有不舒適的感覺(jué)。
　　(二)上送側回(下回)方式
　　上送側回通常是采用全室空調送回風(fēng)的方式，適用于中小型機房。上送風(fēng)可分為機房頂迭或緊靠機房頂下的上部側送兩種形式，后者較為常用。由頂部或側上方送風(fēng)的氣流首先與室內空氣混合，再進(jìn)入設備或機柜內。

        機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。但大多數計算機機柜的冷卻的進(jìn)風(fēng)口是在下部或前方，排風(fēng)口在機柜的上部。這樣，頂部的送風(fēng)氣流先與機柜處上升的熱氣流混合，再進(jìn)入機柜冷卻設備，影響了機柜的冷卻效果。

        由于機柜進(jìn)風(fēng)溫度偏高，機柜內得不到良好的冷卻效果，必然造成機柜內溫度偏高，導致計算機不能進(jìn)行工常的工作，如圖4-4和圖4-5所示。
　　
圖4-4　上送側回氣流組織(上部風(fēng)帽側送風(fēng))

圖4-5　上送側回氣流組織(風(fēng)道頂送)

　　采用上送側回的氣流組織，對于散熱量較大的機房，只有采用較低的送風(fēng)溫度(13~16℃)，來(lái)維持機房?jì)葴貪穸纫约皺C柜散熱的需要，這樣會(huì )造成能源的浪費，而且較低的送風(fēng)溫度對工作人員也帶來(lái)不舒適的感覺(jué)。
　　上送側回方式通常可在建筑層高較低時(shí)，機房面積不大時(shí)采用，但要保證送回風(fēng)氣流暢通，不被設備阻擋。空調機組送風(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。回風(fēng)可通過(guò)室內直接回風(fēng)，如有不同空調房間時(shí)，也可采用管道回風(fēng)，但較少采用地板下回風(fēng)。　　

        彌漫式送風(fēng)方式送風(fēng)的氣流循環(huán)

　　(三)彌漫式送風(fēng)方式
　　有的空調設備生廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)了一種新型的送風(fēng)方式，即彌漫式送風(fēng)，其制冷原理是依據冷熱空氣的熱力環(huán)流進(jìn)行設備的冷卻。相對于下送風(fēng)方式，彌漫式送風(fēng)不需要架空地板，而單位面積的熱負荷可提高10%，同時(shí)房間層高降低。這種送風(fēng)方式適用于小型機房，且送風(fēng)距離宜控制在l5m。
　　三、氣流分配系統
　　很多人不理解氣流分配系統也是數據機房設計的一部分。由于過(guò)去機房負載心密度，不正確的氣流分配不會(huì )造成嚴重的問(wèn)題題。然而越來(lái)越高密度的負載，開(kāi)始考驗現在的氣流分配單元，使一些問(wèn)題逐步顯現出來(lái)，例如所有機柜朝向同一方向設計，大多數情況出于美觀(guān)的考慮，但實(shí)際上耗費了冷量資源和成本，以下介紹有關(guān)氣流分配得細節。
　　送風(fēng)口與回風(fēng)口設計
　　機柜內氣流路徑和機柜布局是引導空氣流通改進(jìn)制冷效果的關(guān)鍵因素，但要確保最佳制冷效果，還有一個(gè)關(guān)鍵因素:送風(fēng)口與回風(fēng)口設計。
　　這些通風(fēng)口的位置不當會(huì )使冷空氣在到達設備前與熱空氣混合，從而引發(fā)上述各種效率問(wèn)題和額外成本。送風(fēng)口或回風(fēng)口位置不當的情況很常見(jiàn)，幾乎會(huì )抵消所有冷熱通道設計的優(yōu)勢。
　　送風(fēng)口設計的關(guān)鍵在于將其置于盡可能接近設備進(jìn)氣口的位置，將冷空氣限制在冷通道內。對于地板下送風(fēng)方式的機房，意味著(zhù)要將打孔地板放置于冷通道內。

       上送風(fēng)與下送風(fēng)系統一樣有效，但關(guān)鍵還是要將回風(fēng)口設置于冷通道的上部，而且這些通風(fēng)口的設計必須能引導空氣向下進(jìn)入冷通道(而不是橫向擴散)。在上送風(fēng)系統與下送風(fēng)系統中，任何通風(fēng)口若位于不運行設備的區域，均應暫時(shí)關(guān)閉。因為這些通風(fēng)口會(huì )阻止回風(fēng)進(jìn)入制冷系統，從而降低濕度。

　　回風(fēng)口設計的關(guān)鍵在于將其置于盡可能接近設備排氣口的位置，并從熱通道收集熱空氣。

       在有條件的情況下，可以便用架空吊頂回風(fēng)，這樣回風(fēng)口便可以輕松與熱通道進(jìn)行協(xié)調工作。當使用高敞開(kāi)式整體回風(fēng)天花板時(shí)，最好是將制冷系統的進(jìn)風(fēng)口盡可能地調高，并用管道連接熱通道上方的回風(fēng)口，以協(xié)調進(jìn)風(fēng)口與熱通道。

       即便只有少數幾個(gè)回風(fēng)口與熱通道協(xié)調的簡(jiǎn)單回風(fēng)系統也比房間側面的單一大型回風(fēng)口效果要好。
　　對于沒(méi)有活動(dòng)地板或管道系統的小房間，上送風(fēng)系統與下送風(fēng)系統通常位于墻角或墻邊。

在這些情況下，很難協(xié)調冷空氣的輸送和熱空氣的回風(fēng)。通過(guò)以下方法可能會(huì )提高這些系統的效率。對于上送風(fēng)設備，將其置于熱通道的一端，并通過(guò)管道將冷空氣送至盡可能遠離制冷設備的冷通道。
　　對于下送風(fēng)設備，將其置于冷通道的一端，并添加吊頂強制通風(fēng)口或懸掛管道回風(fēng)口，回風(fēng)口位于熱通道上方。

        一項關(guān)于回風(fēng)位置不當的調查顯示，根本原因主要是:個(gè)人感覺(jué)一些通道冷一些通道熱，并認為這種情況不正常，試圖通過(guò)將冷空氣出風(fēng)口移動(dòng)到熱通道并將熱空氣出風(fēng)口移動(dòng)到冷通道來(lái)加以調整。

        設計合理的機房旨在達到最佳工作狀態(tài)，即冷熱空氣分離，但人們通常認為這是一種缺陷，他們會(huì )采取一些措施來(lái)混合空氣，因而降低了系統效率并增加了成本。總結了送風(fēng)口與回風(fēng)口設計缺陷及解決方案。

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