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機(jī)房制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)和機(jī)房空調(diào)選型方案

機(jī)房的冷卻系統(tǒng)都需要符合可擴(kuò)展性和適應(yīng)性、標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化、智能化、可管理化等五種要求。當(dāng)前*為緊迫的核心問(wèn)題是機(jī)房適應(yīng)變化能力較差。機(jī)房冷卻系統(tǒng)必須對(duì)不斷變化的要求有更強(qiáng)的適應(yīng)能力，對(duì)不斷增長(zhǎng)和無(wú)法預(yù)測(cè)的功率密度制定規(guī)劃，同時(shí)要設(shè)計(jì)出適應(yīng)能力強(qiáng)并易于改進(jìn)的冷卻系統(tǒng)。

1.選用高效機(jī)房專用精密空調(diào)

機(jī)房空調(diào)機(jī)組根據(jù)冷源及冷卻方式一般可分為風(fēng)冷、水冷、雙冷源機(jī)組等，對(duì)于機(jī)房熱負(fù)荷較小或采用地板送風(fēng)方式受建筑條件限制的中、小型機(jī)房，可考慮采用管道上送風(fēng)方式，并使送風(fēng)口盡量接近機(jī)架；對(duì)于熱密度高的大、中型機(jī)房，優(yōu)先采用水冷式空調(diào)制冷機(jī)。北方地區(qū)采用水冷冷水機(jī)組的機(jī)房，冬季可利用室外冷卻塔作為冷源，通過(guò)熱交換器對(duì)空調(diào)冷凍水進(jìn)行降溫。

冷量應(yīng)與機(jī)房設(shè)備的額定發(fā)熱量建立函數(shù)關(guān)系，一般采用機(jī)房的總冷量等于機(jī)房UPS額定可用容量的1.3-1.5倍作為經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。這需了解其配置的壓縮機(jī)規(guī)格，并聯(lián)空調(diào)機(jī)組運(yùn)行的相互影響程度，當(dāng)以冷量計(jì)算粗選各廠家相近的空調(diào)設(shè)備時(shí)，必須對(duì)其送風(fēng)量進(jìn)行復(fù)核，處理焓差應(yīng)按≤2.5Kcal/Kg干空氣左右選用。盡管很多空調(diào)產(chǎn)品顯冷量比例很高，但實(shí)際工作溫度下顯冷量下降多；即使空調(diào)輸出冷量足夠，但機(jī)房熱島效應(yīng)嚴(yán)重，選用模塊化組合機(jī)組。通過(guò)主從控制，主機(jī)將多臺(tái)模塊所采集的溫、濕度參數(shù)取其平均值，實(shí)現(xiàn)步調(diào)一致的效果。

我們?cè)诓季挚照{(diào)時(shí)，機(jī)組送風(fēng)的距離不宜過(guò)大，專用空調(diào)*佳送風(fēng)距離為15-16米?？照{(diào)室內(nèi)機(jī)安裝高度應(yīng)高于機(jī)房面100-200mm，以減少相鄰空調(diào)機(jī)組間擾流影響，減輕備機(jī)停機(jī)時(shí)氣流倒灌，避免引起氣流短路。還須減少送風(fēng)路徑、降低架空地板下送風(fēng)風(fēng)速，以保證送風(fēng)口的出風(fēng)速度，由于風(fēng)冷直接膨脹式機(jī)房精密空調(diào)的冷卻極限約為4KW/㎡，當(dāng)機(jī)房環(huán)境的熱負(fù)荷超過(guò)5KW/㎡時(shí)，如用傳統(tǒng)方式的機(jī)房專用空調(diào)來(lái)解決，會(huì)有局部熱點(diǎn)存在，必然需要精密空調(diào)增加為高熱密度負(fù)荷提供良好的微環(huán)境調(diào)節(jié)能力，這勢(shì)必要在空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)控制和氣流組織設(shè)計(jì)上進(jìn)行革新；而不僅僅是簡(jiǎn)單的增加機(jī)房精密空調(diào)的裝機(jī)容量。

空氣分配系統(tǒng)配置

機(jī)房空調(diào)配套系統(tǒng)迫切需要建立起能反映機(jī)柜內(nèi)溫度、機(jī)柜排風(fēng)側(cè)垂直溫差及反映能節(jié)能、提高空調(diào)制冷效率以消除機(jī)房平面溫差。

室內(nèi)送風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓能適時(shí)調(diào)節(jié)。應(yīng)能根據(jù)熱源大小不同來(lái)調(diào)節(jié)分配出風(fēng)口的冷氣量。地板送風(fēng)口數(shù)量應(yīng)保障每個(gè)服務(wù)器機(jī)架均能有足夠的冷卻風(fēng)量，送風(fēng)口位置宜設(shè)在服務(wù)器機(jī)架進(jìn)風(fēng)處。地板送風(fēng)口風(fēng)速宜在1.5-3.0m/s間。對(duì)柜底地板出風(fēng)方式，應(yīng)保證機(jī)房?jī)?nèi)每個(gè)出風(fēng)口的基本出風(fēng)量都能達(dá)到15m3/min以上。對(duì)于過(guò)道地板出風(fēng)方式，當(dāng)機(jī)柜采用面對(duì)面、背靠背排列時(shí)，應(yīng)保證過(guò)道內(nèi)每600mm長(zhǎng)度上輸出的基本出風(fēng)量達(dá)到50m3/min以上；機(jī)柜采用統(tǒng)一朝向排列時(shí)，應(yīng)保證過(guò)道內(nèi)每600mm長(zhǎng)度上輸出的基本出風(fēng)量達(dá)到25m3/min以上。若使用高負(fù)荷機(jī)柜，則出風(fēng)量也應(yīng)相應(yīng)加大。

根據(jù)機(jī)房室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)及熱濕負(fù)荷，可由濕空氣焓濕圖確定送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。進(jìn)而得出空調(diào)機(jī)組供冷量、再熱量、加濕量及送風(fēng)量。按相關(guān)規(guī)定，送風(fēng)溫差宜控制在6-10℃。

大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房空調(diào)適合長(zhǎng)邊側(cè)進(jìn)風(fēng)，不宜短邊側(cè)進(jìn)風(fēng)。下送風(fēng)走向與機(jī)架走道同向,不宜與架間走道垂直。

建立冷熱通道圍欄系統(tǒng)。為進(jìn)一步阻隔冷熱空間的混和，可利用隔熱能力強(qiáng)、熔點(diǎn)高的隔板，一方面密封熱通道的兩邊出口，另一方面包圍冷通道的整體范圍，使冷空氣與熱空氣隔絕，以便更好地調(diào)節(jié)機(jī)架內(nèi)的空氣溫度。

當(dāng)機(jī)柜內(nèi)設(shè)備的發(fā)熱功率密度明顯過(guò)大，無(wú)法通過(guò)機(jī)房大環(huán)境中冷熱氣流自然對(duì)流方式解決時(shí)，為加快機(jī)柜內(nèi)熱氣的排走速度，可選擇在底部和后部加裝強(qiáng)迫散熱裝置的機(jī)柜，如安裝軸向水平的強(qiáng)排風(fēng)扇。

機(jī)房的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

對(duì)機(jī)房進(jìn)行分類明確功率密度。根據(jù)機(jī)房設(shè)備安放與耗電密度，將機(jī)房分為高負(fù)荷機(jī)房、中負(fù)荷機(jī)房及低負(fù)荷機(jī)房三種，其單位面積和單機(jī)柜耗電指標(biāo)、單機(jī)柜設(shè)備配置數(shù)量限值見(jiàn)表1。

對(duì)于新建機(jī)房，可以考慮外墻的朝向，將機(jī)房設(shè)計(jì)在建筑的東側(cè)或北側(cè)，在相對(duì)一側(cè)留有走廊等通道。機(jī)房?jī)?nèi)盡量不設(shè)計(jì)窗口，選用密封性能好和自動(dòng)關(guān)閉式的防火門。

大型數(shù)據(jù)中心不宜正方形，而應(yīng)為長(zhǎng)條形，面積宜為500至800㎡。

我們?cè)诓贾脭?shù)據(jù)中心設(shè)備區(qū)域，應(yīng)根據(jù)設(shè)備種類、系統(tǒng)成組特性、設(shè)備的發(fā)熱量、機(jī)柜設(shè)備布置密度、設(shè)備與機(jī)柜冷卻方式等，合理考慮機(jī)房區(qū)域、機(jī)柜列組、機(jī)柜內(nèi)部三個(gè)層面的精密空調(diào)設(shè)備制冷的氣流組織。當(dāng)機(jī)柜內(nèi)或機(jī)架上的設(shè)備為前進(jìn)風(fēng)、后出風(fēng)方式冷卻時(shí)，機(jī)柜或機(jī)架的布置宜采用面對(duì)面、背對(duì)背方式。熱通道間距應(yīng)大于冷通道間距，以有利于熱通道散熱。一般采用地板下送風(fēng)上部回風(fēng)的氣流組織方式，其送風(fēng)通道和回風(fēng)通道均可在需要的位置開設(shè)風(fēng)口。采用架空地板作為送風(fēng)靜壓箱，架空地板的高度應(yīng)根據(jù)負(fù)荷密度、機(jī)房面積綜合確定。

3、合理布置機(jī)柜機(jī)架，提高設(shè)備散熱效率機(jī)柜氣流和機(jī)柜設(shè)計(jì)改進(jìn)冷卻效果的關(guān)鍵因素。機(jī)柜對(duì)于防止設(shè)備排出的熱氣短路循環(huán)至關(guān)重要。對(duì)于水平方向進(jìn)出風(fēng)方式，氣流組織設(shè)計(jì)應(yīng)盡量將冷氣送到所有數(shù)據(jù)設(shè)備的前方位置。采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜和盲板可以大幅減少氣流短路比例，能消除機(jī)架正面的垂直溫度梯度，并確保冷空氣在機(jī)架上下配送均勻。下送風(fēng)機(jī)房機(jī)柜前后門的設(shè)計(jì)應(yīng)符合*佳制冷效率的要求，有2種方式可選擇：

前門完全密閉，不做通風(fēng)孔；后門通風(fēng)網(wǎng)孔大小為Ф5，后門通風(fēng)率30-40％，這種方式，由機(jī)柜底部調(diào)節(jié)的開口，在機(jī)柜內(nèi)設(shè)備正面送冷風(fēng)，由后門和機(jī)柜頂部散熱；冷風(fēng)通道完全在機(jī)柜下方。

前后門底部起1/2密閉，不做通風(fēng)孔，機(jī)柜上部1/2為通風(fēng)散熱部分，通風(fēng)網(wǎng)孔大小為Ф5，通風(fēng)率30-40％，這種方式主要出風(fēng)口在機(jī)柜的底部，同時(shí)可以在機(jī)柜列間通道開輔助送風(fēng)口，在機(jī)柜內(nèi)設(shè)備正面送冷風(fēng)，由后門和機(jī)柜頂部散熱。冷風(fēng)通道在機(jī)柜下方和機(jī)柜列間通道。機(jī)柜內(nèi)數(shù)據(jù)設(shè)備與機(jī)柜前、后面板的間距寬度應(yīng)不小于150mm。機(jī)柜層板應(yīng)有利于通風(fēng)，為避免阻擋空氣流通，層板深度應(yīng)不大于600mm。多臺(tái)發(fā)熱量大的數(shù)據(jù)設(shè)備不宜疊放在同一層板上，*下層層板距離機(jī)柜底部應(yīng)不小于200mm。把熱負(fù)荷*大的設(shè)備安裝在機(jī)柜中部位置，以便獲得*大的配風(fēng)風(fēng)量。機(jī)柜底部采用活動(dòng)抽屜板，隨設(shè)備多少，改動(dòng)冷氣入口大小。機(jī)柜底部后半部堵住，阻止冷空氣從底部向后面流去。

數(shù)據(jù)中心單機(jī)架的功率大幅提升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在*新的刀片式服務(wù)器機(jī)架功率高達(dá)15KW，臺(tái)式服務(wù)器機(jī)架功率為1.5KW，模塊式服務(wù)器機(jī)架功率為5KW。高耗電必然產(chǎn)生高發(fā)熱，這使得局部發(fā)熱變得很厲害，溫度梯度變化大，通風(fēng)降溫處理復(fù)雜?？照{(diào)短時(shí)間的停機(jī)或制冷量不足，機(jī)房溫度會(huì)迅速升高，造成服務(wù)器報(bào)警甚至停機(jī)。

機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)制冷量或送風(fēng)量設(shè)計(jì)過(guò)小、機(jī)房大環(huán)境氣流組織不合理、機(jī)柜內(nèi)部小環(huán)境氣流組織不合理、機(jī)柜發(fā)熱量過(guò)大、機(jī)柜排列過(guò)于密集等問(wèn)題是導(dǎo)致局部過(guò)熱的主因，解決這些問(wèn)題，應(yīng)從機(jī)房的規(guī)劃設(shè)計(jì)、制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型、應(yīng)用維護(hù)等三個(gè)方面著手予以分析，并給出高密系統(tǒng)的解決辦法，隨著機(jī)房機(jī)房系統(tǒng)的不斷升級(jí)，給用戶帶來(lái)更多機(jī)房制冷節(jié)能新方案。

機(jī)房制冷設(shè)備種類：風(fēng)冷機(jī)房空調(diào)、水冷機(jī)房空調(diào)、冷凍水機(jī)房空調(diào)、雙冷源機(jī)房空調(diào)、分體式機(jī)房空調(diào)、一體式機(jī)房空調(diào)、行間機(jī)房空調(diào)、變頻機(jī)房空調(diào)等。