摘要：本文先闡述了機(jī)房環(huán)境系統(tǒng)建設(shè)的基本原則及一體化解決方案，然后論述機(jī)房氣流組織形式，并重點(diǎn)闡述了上送風(fēng)方式和控制精確送風(fēng)的CFD數(shù)值模擬，為實(shí)現(xiàn)通信機(jī)房有效的熱管理和節(jié)能改造提供了依據(jù)。
　　關(guān)鍵詞：機(jī)房環(huán)境；氣流組織；CFD數(shù)值模擬；
　　0前言
　　通信機(jī)房作為數(shù)據(jù)處理和電子通訊設(shè)備的存放基地，熱負(fù)荷大，對(duì)環(huán)境條件要求高。機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)主要是為電子信息設(shè)備散熱服務(wù)的，它的冷卻方式、氣流組織形式也是隨著電子信息設(shè)備的發(fā)展而不斷演變的。通常風(fēng)冷的氣流組織形式有“下送上回”、“下送側(cè)回”、上送上回”和“上送側(cè)回”幾種。
　　近年來(lái)隨著電子設(shè)備的體積小型化、功能多樣化以及運(yùn)行速度的不斷提高，單位面散熱量大幅增長(zhǎng)，對(duì)機(jī)房的環(huán)境條件要求越來(lái)越高；另一方面，作為通信機(jī)房熱管理主要設(shè)備的空調(diào)系統(tǒng)每年消耗大量的電能。CFD被廣泛用來(lái)分析和優(yōu)化通信機(jī)房和數(shù)據(jù)處理設(shè)備內(nèi)部的氣流組織和溫度分布、確定地板高度及開(kāi)孔面積、對(duì)比不同的機(jī)架布局方式對(duì)機(jī)房環(huán)境的影響等，同時(shí)還提出了無(wú)量綱參數(shù)、能量等評(píng)估方法來(lái)評(píng)估機(jī)房的運(yùn)行工況和能量利用效率。CFD模擬了通信機(jī)房?jī)?nèi)的氣流組織，分析了速度場(chǎng)和溫度的分布，為通信機(jī)房的節(jié)能改造提供指導(dǎo)。
　　1機(jī)房環(huán)境系統(tǒng)建設(shè)的基本原則及一體化解決方案
　　1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
　　1.1.1通用性
　　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要符合相關(guān)國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
　　1.1.2穩(wěn)定性
　　機(jī)房所有產(chǎn)品都經(jīng)過(guò)全球主要電信商、數(shù)據(jù)網(wǎng)長(zhǎng)期的運(yùn)行考驗(yàn)，在業(yè)界具有領(lǐng)先的技術(shù)、領(lǐng)先的制造和領(lǐng)先的品牌。
　　1.1.3可維護(hù)性
　　主設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于故障的維護(hù)處理。
　　1.1.4智能化設(shè)計(jì)
　　空調(diào)均采用智能化設(shè)計(jì)，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控。
　　1.1.5經(jīng)濟(jì)性
　　系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，可合理設(shè)計(jì)設(shè)備容量，減少設(shè)備成本。
　　1.2機(jī)房環(huán)境建設(shè)一體化解決方案
　　以某電信分公司IDC中心機(jī)房為例，其建筑面積705.6平方米，層高4.3米，按照功能的要求分為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)及D區(qū)，第一消防分區(qū)為A區(qū)，第二消防分區(qū)為B區(qū)、C區(qū)及D區(qū)。如下圖：
　　
　　考慮建筑熱負(fù)荷及設(shè)備（計(jì)算機(jī)等）熱負(fù)荷,A區(qū)所需冷量不小于210Kw,B區(qū)、C區(qū)及D區(qū)所需冷量不小于190Kw。在這個(gè)方案中，如果考慮應(yīng)用舒適空調(diào)，以5P為例，即使不考慮備份，也需要32套，應(yīng)用中無(wú)法達(dá)到IDC機(jī)房需要的溫濕度、潔凈度標(biāo)準(zhǔn)。同樣中央空調(diào)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)這個(gè)IDC機(jī)房的空氣調(diào)節(jié)要求。合理的機(jī)房專用空調(diào)應(yīng)用及設(shè)計(jì)方案，才能滿足機(jī)房環(huán)境建設(shè)的合理性、安全性、可擴(kuò)容性。此IDC機(jī)房空調(diào)方案分析如下：
　　1.2.1A區(qū)機(jī)房采用4臺(tái)機(jī)房專用空調(diào)產(chǎn)品（其中1臺(tái)備用），單臺(tái)機(jī)組可制冷量為.77.3Kw，可提供總冷量為309.2Kw；B區(qū)、C區(qū)及D區(qū)機(jī)房采用4臺(tái)機(jī)組（其中1臺(tái)備用），單臺(tái)機(jī)組可制冷量為66.6Kw，可提供總冷量為266.4Kw，以上推薦配置機(jī)組均能完全滿足機(jī)房冷負(fù)荷的要求，并均實(shí)現(xiàn)3+1備份，任意機(jī)組故障或維護(hù)，其它機(jī)組正常工作，保障系統(tǒng)安全性。
　　1.2.2空調(diào)機(jī)組采用上送風(fēng)形式，單機(jī)送風(fēng)風(fēng)量為15680m3/h，主用機(jī)組工作實(shí)現(xiàn)IDC機(jī)房換氣次數(shù)30.96次，符合IDC機(jī)房設(shè)備換熱特點(diǎn)以及風(fēng)量設(shè)計(jì)要求。
　　1.2.3室外冷凝器按當(dāng)?shù)卣帐彝猸h(huán)境溫度配置；
　　1.2.4空調(diào)機(jī)組通過(guò)智能通訊接口，直接接入環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及本地監(jiān)控。
　　1.2.5空調(diào)機(jī)組自帶漏水報(bào)警器，對(duì)機(jī)組附近可能發(fā)生的漏水情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及報(bào)警。
　　1.2.6空調(diào)機(jī)組嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)機(jī)房空調(diào)環(huán)境條件要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足恒溫恒濕、噪音、潔凈、供電、抗電磁干擾及A級(jí)安全等級(jí)的要求。
　　2機(jī)房?jī)?nèi)氣流組織形式
　　2.1制冷方式的演變
　　設(shè)備的冷卻方式最早是采用自然通風(fēng)的方法，以后隨著設(shè)備功率密度的增加，設(shè)備發(fā)熱量越來(lái)越大。為了使設(shè)備能正常工作，就在設(shè)備上增加了風(fēng)扇，對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷。當(dāng)設(shè)備熱密度再增加時(shí)，這種泛泛的強(qiáng)制風(fēng)冷已經(jīng)不能保證設(shè)備，特別是重要元器件的正常工作，因此就在強(qiáng)制風(fēng)冷的基礎(chǔ)上又增加了對(duì)重要元器件的單獨(dú)冷卻。這些冷卻方法的基礎(chǔ)都是建立在常溫的空氣已經(jīng)足夠帶走設(shè)備產(chǎn)生的熱。一旦常溫空氣不能完全把設(shè)備產(chǎn)生的熱帶走，則設(shè)備將越來(lái)越熱，最終導(dǎo)致元器件失效，設(shè)備不能工作。
　　而降低空氣的溫度，不但冷卻設(shè)備的效果好，工藝也不復(fù)雜，而且容易實(shí)現(xiàn)，所以目前多采用這種方法。
　　2.2送風(fēng)方式的演變
　　降低機(jī)房空氣的溫度是目前在機(jī)房制冷中采用最多的一種方法。在所有機(jī)房其他條件相同的情況下，對(duì)設(shè)備的冷卻效果與機(jī)房采用的氣流組織形式即對(duì)機(jī)柜的送風(fēng)方式有很大的關(guān)系。
　　通常機(jī)房?jī)?nèi)氣流的組織形式有“下送上回”、“下送側(cè)回”、“側(cè)送側(cè)回”、“上送上回”和“上送側(cè)回”幾種。
　　最先機(jī)房送風(fēng)都是采用“側(cè)送側(cè)回”方式，這也是目前小機(jī)房仍然采用的一種簡(jiǎn)單的送風(fēng)方式。它的原理就是采用空調(diào)機(jī)使機(jī)房?jī)?nèi)的空氣溫度降低，設(shè)備的冷卻由設(shè)備商自己解決。該送風(fēng)方式的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、便宜，但機(jī)房?jī)?nèi)溫度冷熱不均。比較適用于規(guī)模小、設(shè)備少、設(shè)備發(fā)熱量不大、不是很重要的機(jī)房。
　　當(dāng)機(jī)房規(guī)模大、設(shè)備多時(shí)，“側(cè)送側(cè)回”方式造成的機(jī)房?jī)?nèi)溫度冷熱不均問(wèn)題會(huì)十分嚴(yán)重，四處擺放空調(diào)也不現(xiàn)實(shí)，就產(chǎn)生了“上送”或者“下送”的送風(fēng)方式。起初的“上送”、“下送”方式都是采用風(fēng)道將空調(diào)機(jī)吹出的冷風(fēng)直接送到需要冷卻的設(shè)備或機(jī)柜處。這樣一臺(tái)大功率空調(diào)可以給許多設(shè)備冷卻，既解決了空氣溫度冷熱不均的問(wèn)題，也不用在機(jī)房?jī)?nèi)擺放多臺(tái)空調(diào)。
　　但管道送風(fēng)有其局限性：風(fēng)速太小，送風(fēng)距離不遠(yuǎn)；風(fēng)速太大，風(fēng)機(jī)功率加大，噪音增加。所以風(fēng)速一般只能限定在某一個(gè)范圍內(nèi)。要想將冷空氣送的更遠(yuǎn)，就必須增加管道的口徑。而在機(jī)房這樣空間十分緊張的地方，管道口徑的增加是十分有限的。管道送風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)是能夠保證重要設(shè)備得到重點(diǎn)照顧。優(yōu)秀的管道設(shè)計(jì)方案，可以基本上解決在一定范圍內(nèi)的機(jī)房溫度冷熱不均的問(wèn)題。管道送風(fēng)可以把管道設(shè)計(jì)在吊頂上，也可以在活動(dòng)地板下。把管道設(shè)計(jì)在吊頂上的送風(fēng)方式就是通常所說(shuō)的“上風(fēng)”。

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