機(jī)房精密空調(diào)采用高效率熱交換系統(tǒng)設(shè)計(jì)

物理環(huán)境空調(diào)區(qū)維護(hù)結(jié)構(gòu)必須保溫密閉。尤其是送風(fēng)靜壓室，漏風(fēng)量超過(guò)5%，大于新風(fēng)補(bǔ)充量，熱交換系統(tǒng)不僅僅是風(fēng)量流失、靜壓減小，機(jī)房還將形成負(fù)壓。機(jī)房一旦是負(fù)壓，又造成冷卻系統(tǒng)（制冷效率低），高溫高濕氣體進(jìn)入機(jī)房，機(jī)房溫濕度場(chǎng)波動(dòng)大，熱交換效率更低。

機(jī)柜布局機(jī) 精密機(jī)房空調(diào)柜冷熱通道式布局，高密度設(shè)備分散布局，避免機(jī)房、機(jī)柜存在熱區(qū)。

超高密度機(jī)柜（>16kW）分散布局機(jī)房空間不僅擴(kuò)容方便，還應(yīng)便于安裝區(qū)域化空調(diào)。

通過(guò)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(lái)數(shù)據(jù)中心IT熱交換系統(tǒng)不僅是重視的問(wèn)題，而且無(wú)論是機(jī)柜、機(jī)房空調(diào)的配置還能著手解決高效率的熱交換問(wèn)題是本文論述的重點(diǎn)。

機(jī)房專用空調(diào)機(jī)布局

機(jī)房空調(diào)機(jī)安放位置不合理，也是最常見(jiàn)的問(wèn)題。由于空調(diào)機(jī)輸出氣流與機(jī)柜垂直，還造成空調(diào)正向氣流與側(cè)向?qū)ψ驳龋率馆敵鰵饬鲃?dòng)壓阻力增加、射流動(dòng)壓損耗加大，同時(shí)氣流在靜壓室內(nèi)形成渦流，從而氣流流速受阻，最終導(dǎo)致機(jī)柜熱交換風(fēng)量不足。

數(shù)據(jù)中心面積≥500m2，空調(diào)機(jī)輸出氣流（>15m），由于空調(diào)數(shù)量4～6臺(tái)，對(duì)于這樣的數(shù)據(jù)中心機(jī)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(wèn)題。冷熱通道，地板下冷風(fēng)氣流進(jìn)入冷通道（機(jī)柜面對(duì)面布局），冷風(fēng)氣流從機(jī)柜前部直接進(jìn)入機(jī)柜，機(jī)柜后部熱風(fēng)進(jìn)入機(jī)柜背靠背的熱通道，由熱通道直接回到空調(diào)機(jī)的回風(fēng)口。冷熱通道由于冷、熱氣流路徑捷徑、系統(tǒng)運(yùn)行氣流阻減小，同時(shí)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(dá)95%。

安裝方式有人提出地板下氣流會(huì)造成不對(duì)稱的問(wèn)題，筆者認(rèn)為地板下對(duì)吹氣流平衡是相對(duì)的，一側(cè)兩臺(tái)工作、另一側(cè)一臺(tái)或兩臺(tái)工作都可以，所以，地板下氣流運(yùn)行不存在對(duì)稱不對(duì)稱問(wèn)題。因?yàn)椋匕逑蚂o壓室空間是等壓的問(wèn)題，只要輸出氣流不產(chǎn)生近距離相對(duì)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(jī)兩側(cè)安裝數(shù)量對(duì)稱是相對(duì)的，系統(tǒng)冷量匹配、機(jī)組故障等運(yùn)行狀態(tài)不對(duì)稱是絕對(duì)的，不影響靜壓室氣流運(yùn)行流量受阻的問(wèn)題；

機(jī)房空調(diào)機(jī) 精密機(jī)房空調(diào)冷量配置

數(shù)據(jù)中心運(yùn)行存在熱區(qū)，認(rèn)為是系統(tǒng)冷量不足問(wèn)題，所以，選配空調(diào)機(jī)時(shí)往往只重視冷量問(wèn)題，希望單體空調(diào)冷量偏大（60～70kW）。對(duì)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(wèn)題，是熱交換系統(tǒng)存在著潛在的阻力問(wèn)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(fēng)>10%等），頂部回風(fēng)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(jī)房出現(xiàn)熱區(qū)是空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行氣流受阻問(wèn)題造成的。

中小型（500m2）以下數(shù)據(jù)中心，不宜選擇單臺(tái)大容量的制冷系統(tǒng)。假設(shè)一個(gè)中小型數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)總熱量180kW，我們對(duì)選擇50kW四用一備、還是選擇70kW三用一備的系統(tǒng)運(yùn)行情況比較一下：精密空調(diào)機(jī)，制冷量是動(dòng)態(tài)按需求投入運(yùn)行 精密機(jī)房空調(diào)的，而風(fēng)量是高可靠離心風(fēng)機(jī)大風(fēng)量基本是滿負(fù)荷投入運(yùn)行的，風(fēng)機(jī)不工作，精密空調(diào)將停止運(yùn)行。對(duì)于系統(tǒng)制冷量（屬于中小型數(shù)據(jù)中心），壓縮機(jī)運(yùn)行數(shù)量匹配問(wèn)題會(huì)造成壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)，同時(shí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行數(shù)量是三臺(tái)，比中容量壓縮機(jī)少一組風(fēng)機(jī)運(yùn)行所以，選擇中容量壓縮機(jī)（50kW雙壓縮機(jī)、雙風(fēng)機(jī)），熱交換系統(tǒng)風(fēng)量冗余運(yùn)行占有優(yōu)勢(shì)：熱交換系統(tǒng)可獲得充足的風(fēng)量進(jìn)行高效率顯熱交換，不僅系統(tǒng)溫、濕度場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定，而且制冷效率高達(dá)95%，節(jié)省電能顯著。相反，對(duì)系統(tǒng)靠冷卻風(fēng)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(fēng)量是主體，制冷量是動(dòng)態(tài)的附體，在一定的熱負(fù)荷下，冷風(fēng)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(xiàn)代精密空調(diào)系統(tǒng)比傳統(tǒng)精密空調(diào)機(jī)風(fēng)機(jī)交流調(diào)頻、直流調(diào)壓，可獲得風(fēng)量、風(fēng)壓無(wú)級(jí)調(diào)整，尤其是高余壓占有熱交換系統(tǒng)氣流運(yùn)行克服系統(tǒng)阻力的優(yōu)勢(shì)，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(guò)對(duì)機(jī)房環(huán)境、機(jī)柜等存在熱區(qū)來(lái)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(fēng)量、小焓差）已在計(jì)算機(jī)房熱交 精密機(jī)房空調(diào)換系統(tǒng)運(yùn)行了近40年。如今計(jì)算機(jī)房已進(jìn)入數(shù)據(jù)處理、傳輸網(wǎng)絡(luò)化的機(jī)房，機(jī)柜式服務(wù)器向超高密度發(fā)展，超級(jí)小型機(jī)等也都進(jìn)入機(jī)柜，因此，機(jī)房熱交換系統(tǒng)不在是單一的、傳統(tǒng)的下進(jìn)風(fēng)熱交換系統(tǒng)。熱交換氣流由下進(jìn)、機(jī)柜前進(jìn)、側(cè)進(jìn)等多種運(yùn)行方式，由于服務(wù)器是垂直疊加式安裝，要求機(jī)柜上、中、下溫度場(chǎng)均勻、穩(wěn)定，才能使機(jī)柜獲得水平層流式的進(jìn)行熱交換。

由于IT設(shè)備結(jié)構(gòu)、熱交換路徑變了，而傳統(tǒng)的精密空調(diào)運(yùn)行結(jié)構(gòu)基本沒(méi)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(yùn)行耗能大還難于解決系統(tǒng)存在的環(huán)境熱區(qū)、機(jī)柜熱死區(qū)。至今，對(duì)于機(jī)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(shí)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(méi)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(wèn)題，冷源是基本的配置，而對(duì)空調(diào)機(jī)氣流運(yùn)行的配置往往重視不夠。因?yàn)椋瑹峤粨Q的核心是冷風(fēng)氣流的流量問(wèn)題，也就是說(shuō)，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(jī)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(jī)柜熱死區(qū)，它是傳統(tǒng)機(jī)房普遍存在的問(wèn)題，也是筆者走訪數(shù)據(jù)中心常見(jiàn)到的問(wèn)題。  

風(fēng)冷式直接膨脹機(jī)組從房間吸取熱量通過(guò)冷凝器傳遞到室外空氣中。機(jī)組安裝完畢后，室內(nèi)機(jī)組于室外冷凝器構(gòu)成閉合回路。安裝方便快捷，適用于水源缺乏的地區(qū)和無(wú)冷卻水系統(tǒng)的場(chǎng)所。