機房精密空調(diào)采用高效率熱交換系統(tǒng)設計

物理環(huán)境空調(diào)區(qū)維護結構必須保溫密閉。尤其是送風靜壓室，漏風量超過5%，大于新風補充量，熱交換系統(tǒng)不僅僅是風量流失、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(tǒng)（制冷效率低），高溫高濕氣體進入機房，機房溫濕度場波動大，熱交換效率更低。

機柜布局機 精密機房空調(diào)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(qū)。

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(qū)域化空調(diào)。

通過數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)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，是未來數(shù)據(jù)中心IT熱交換系統(tǒng)不僅是重視的問題，而且無論是機柜、機房空調(diào)的配置還能著手解決高效率的熱交換問題是本文論述的重點。

機房專用空調(diào)機布局

機房空調(diào)機安放位置不合理，也是最常見的問題。由于空調(diào)機輸出氣流與機柜垂直，還造成空調(diào)正向氣流與側(cè)向?qū)ψ驳?，致使輸出氣流動壓阻力增加、射流動壓損耗加大，同時氣流在靜壓室內(nèi)形成渦流，從而氣流流速受阻，最終導致機柜熱交換風量不足。

數(shù)據(jù)中心面積≥500m2，空調(diào)機輸出氣流（>15m），由于空調(diào)數(shù)量4～6臺，對于這樣的數(shù)據(jù)中心機房空調(diào)安裝，它是現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心冷、熱通道式布局，克服空調(diào)輸出氣流遇阻和地板下氣流亂流的問題。冷熱通道，地板下冷風氣流進入冷通道（機柜面對面布局），冷風氣流從機柜前部直接進入機柜，機柜后部熱風進入機柜背靠背的熱通道，由熱通道直接回到空調(diào)機的回風口。冷熱通道由于冷、熱氣流路徑捷徑、系統(tǒng)運行氣流阻減小，同時避免了冷、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(tǒng)顯熱交換效率高達95%。

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

機房空調(diào)機 精密機房空調(diào)冷量配置

數(shù)據(jù)中心運行存在熱區(qū)，認為是系統(tǒng)冷量不足問題，所以，選配空調(diào)機時往往只重視冷量問題，希望單體空調(diào)冷量偏大（60～70kW）。對于數(shù)據(jù)中心熱交換存在熱區(qū)，而造成熱區(qū)不僅僅是冷卻容量問題，是熱交換系統(tǒng)存在著潛在的阻力問題（靜壓室空間偏小，如地板基本高度<350mm，線纜槽架偏高>150mm，靜壓室漏風>10%等），頂部回風空間氣流受阻（頂棚距主梁下距離<200mm，線纜、消防管道布局雜亂不規(guī)則等），所以，機房出現(xiàn)熱區(qū)是空調(diào)系統(tǒng)運行氣流受阻問題造成的。

中小型（500m2）以下數(shù)據(jù)中心，不宜選擇單臺大容量的制冷系統(tǒng)。假設一個中小型數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)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(tǒng)運行情況比較一下：精密空調(diào)機，制冷量是動態(tài)按需求投入運行 精密機房空調(diào)的，而風量是高可靠離心風機大風量基本是滿負荷投入運行的，風機不工作，精密空調(diào)將停止運行。對于系統(tǒng)制冷量（屬于中小型數(shù)據(jù)中心），壓縮機運行數(shù)量匹配問題會造成壓縮機頻繁啟動，同時風機運行數(shù)量是三臺，比中容量壓縮機少一組風機運行所以，選擇中容量壓縮機（50kW雙壓縮機、雙風機），熱交換系統(tǒng)風量冗余運行占有優(yōu)勢：熱交換系統(tǒng)可獲得充足的風量進行高效率顯熱交換，不僅系統(tǒng)溫、濕度場運行穩(wěn)定，而且制冷效率高達95%，節(jié)省電能顯著。相反，對系統(tǒng)靠冷卻風量帶走熱量的熱交換系統(tǒng)，尤其是顯熱交換效率將<90%。所以，精密空調(diào)熱交換系統(tǒng)風量是主體，制冷量是動態(tài)的附體，在一定的熱負荷下，冷風氣流流向、流速、流量（克服系統(tǒng)阻力）是解決熱交換系統(tǒng)存在熱區(qū)的基本要求?，F(xiàn)代精密空調(diào)系統(tǒng)比傳統(tǒng)精密空調(diào)機風機交流調(diào)頻、直流調(diào)壓，可獲得風量、風壓無級調(diào)整，尤其是高余壓占有熱交換系統(tǒng)氣流運行克服系統(tǒng)阻力的優(yōu)勢，是中小型數(shù)據(jù)中心適宜選用的精密的高可用性品牌。

數(shù)據(jù)中心熱交換系統(tǒng)冷源（制冷系統(tǒng)）和熱源（IT發(fā)熱系統(tǒng)）總稱都是冷卻系統(tǒng)。通過對機房環(huán)境、機柜等存在熱區(qū)來看，目前數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)基本還是采用傳統(tǒng)精密空調(diào)等冷卻系統(tǒng)。索克曼精密空調(diào)（大風量、小焓差）已在計算機房熱交 精密機房空調(diào)換系統(tǒng)運行了近40年。如今計算機房已進入數(shù)據(jù)處理、傳輸網(wǎng)絡化的機房，機柜式服務器向超高密度發(fā)展，超級小型機等也都進入機柜，因此，機房熱交換系統(tǒng)不在是單一的、傳統(tǒng)的下進風熱交換系統(tǒng)。熱交換氣流由下進、機柜前進、側(cè)進等多種運行方式，由于服務器是垂直疊加式安裝，要求機柜上、中、下溫度場均勻、穩(wěn)定，才能使機柜獲得水平層流式的進行熱交換。

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

數(shù)據(jù)中心熱 恒溫恒濕空調(diào)交換系統(tǒng)不僅僅是冷源問題，冷源是基本的配置，而對空調(diào)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氣流的流量問題，也就是說，冷卻系統(tǒng)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(tǒng)環(huán)境熱區(qū)、機柜熱死區(qū)，它是傳統(tǒng)機房普遍存在的問題，也是筆者走訪數(shù)據(jù)中心常見到的問題。  

風冷式直接膨脹機組從房間吸取熱量通過冷凝器傳遞到室外空氣中。機組安裝完畢后，室內(nèi)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(qū)和無冷卻水系統(tǒng)的場所。