機房精密空調采用高效率熱交換系統(tǒng)設計

物理環(huán)境空調區(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。

通過數據中心冷卻系統(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，是未來數據中心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。

機房專用空調機布局

機房空調機安放位置不合理，也是最常見的問題。由于空調機輸出氣流與機柜垂直，還造成空調正向氣流與側向對撞等，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。

數據中心面積≥500m2，空調機輸出氣流（>15m），由于空調數量4～6臺，對于這樣的數據中心機房空調安裝，它是現代數據中心冷、熱通道式布局，克服空調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，一側兩臺工作、另一側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，只要輸出氣流不產生近距離相對摩擦碰撞（如正向與側向氣流頂撞如圖2a所示）。所以，空調機兩側安裝數量對稱是相對的，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；

機房空調機 精密機房空調冷量配置

數據中心運行存在熱區(qū)，認為是系統(tǒng)冷量不足問題，所以，選配空調機時往往只重視冷量問題，希望單體空調冷量偏大（60～70kW）。對于數據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，機房出現熱區(qū)是空調系統(tǒng)運行氣流受阻問題造成的。

中小型（500m2）以下數據中心，不宜選擇單臺大容量的制冷系統(tǒng)。假設一個中小型數據中心系統(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：精密空調機，制冷量是動態(tài)按需求投入運行 精密機房空調的，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，精密空調將停止運行。對于系統(tǒng)制冷量（屬于中小型數據中心），壓縮機運行數量匹配問題會造成壓縮機頻繁啟動，同時風機運行數量是三臺，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。現代精密空調系統(tǒng)比傳統(tǒng)精密空調機風機交流調頻、直流調壓，可獲得風量、風壓無級調整，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，是中小型數據中心適宜選用的精密的高可用性品牌。

數據中心熱交換系統(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，目前數據中心冷卻系統(tǒng)基本還是采用傳統(tǒng)精密空調等冷卻系統(tǒng)。索克曼精密空調（大風量、小焓差）已在計算機房熱交 精密機房空調換系統(tǒng)運行了近40年。如今計算機房已進入數據處理、傳輸網絡化的機房，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)的精密空調運行結構基本沒有變。所以，傳統(tǒng)數據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，一些數據中心增加了空調的配置，然而，系統(tǒng)的熱區(qū)并沒有得到很好的解決。

數據中心熱 恒溫恒濕空調交換系統(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，也是筆者走訪數據中心常見到的問題。  

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。