1.3.4机房空调系统
大、中型数据中心机房的电子设备密集布放,总冷负荷比较大,每平方米在300~600 W,有的甚至更高。其中,设备冷负荷占到80%以上。针对机房余热量大、发热源集中的特点,就需要合理地分配和分布气流组织,有效地将机房内的余热消除,保证电子设备对环境温(湿)度、洁净度、送风速度的要求,以及人员对舒适度的需要。
1.气流组织形式的确定
机房的气流组织形式有下送上回、上送侧回(下回)方式,气流组织形式的确定要考虑以下几个方面因素:
(1)首先要考虑设备冷却方式、安装方式。如设备或机柜自带冷却风扇或冷却盘管,目前较常见的设备和机柜的冷却方式都是从前面进风,后面或上部出风。
(2)冷量的高效利用。使散热设备在冷空气的射流范围内。
(3)考虑机房建筑结构、平面布局。机房各个系统的建设要依托建筑环境,也受到一些因素的制约,如建筑层高、形状、面积等。
2.气流组织形式
(1)下送上回方式。下送上回方式是大、中型数据中心机房常用的方式,空调机组送出的低温空气迅速冷却设备,利用热力环流能有效利用冷空气的冷却效率,因为热空气密度小、轻,它会往上升,而冷空气密度大、沉,它会往下降,填补热空气上升留下的空缺,形成气流的循环运动,这就是热力环流。热力环流不同于水平流动的风,它是空气上下垂直的对流运动,冷与热激发出气流缓慢的运动。它与风也不一样,风能够改造局部环境的气候,而热力环流是气流运动的原始动力。利用气流的原始动力,可以不用设置动力设备,同样达到最佳的冷却效果。
(2)上送侧回(下回)方式。上送侧回通常是用全室空调送回风的方式,适用于中、小型机房。上送风可分为机房顶送和紧靠机房顶部的上部侧送两种形式,后者较为常用。由顶部或侧上方送风的气流首先与室内空气混合,再进入设备或机柜内。机房顶部安装散流器或孔板风口送风,工作的气流小且均匀,人有良好的舒适感。但大多数计算机机柜的冷却进风口是在下部或前方,排风口在机柜的上部。这样,顶部的送风气流先与机柜处上升的热气流混合,再进入机柜冷却设备,影响了机柜的冷却。由于机柜进风温度偏高,机柜内得不到良好的冷却,必然造成机柜内温度偏高,导致计算机不能正常工作。
采用上送侧回的气流组织,对于散热量较大的机房,只有采用较低的送风温度(13~16℃)来维持机房内温、湿度以及机柜散热的需要,这样会造成能源的浪费,而且较低的送风温度也会给工作人员带来不舒适的感觉。
上送侧回方式通常可在建筑层高较低、机房面积不大时采用,但要保证送回风气流畅通,不被设备阻挡。空调机组送风出口处宜安装送风管道或送风帽,如采用管道送风,送风口可使用散流器或百叶风口。回风可通过室内直接回风,如有不同空调房间时,也可采用管道回风,但较少采用地板下回风。
(3)弥漫式送风方式。某些空调设备生产厂商开发了一种新型的送风方式,即弥漫式送风,其制冷原理是依据冷热空气的热力环流进行设备的冷却。相对于下送风方式,弥漫式送风不需要架空地板,而单位面积的热负荷可提高10%,同时房间层高降低。这种送风方式适用于小型机房,送风距离宜控制在15m。