摘要：本文先闡述了機房環境系統建設的基本原則及一體化解決方案，然后論述機房氣流組織形式，并重點闡述了上送風方式和控制精確送風的CFD數值模擬，為實現通信機房有效的熱管理和節能改造提供了依據。
　　關鍵詞：機房環境；氣流組織；CFD數值模擬；
　　0前言
　　通信機房作為數據處理和電子通訊設備的存放基地，熱負荷大，對環境條件要求高。機房空調系統主要是為電子信息設備散熱服務的，它的冷卻方式、氣流組織形式也是隨著電子信息設備的發展而不斷演變的。通常風冷的氣流組織形式有“下送上回”、“下送側回”、上送上回”和“上送側回”幾種。
　　近年來隨著電子設備的體積小型化、功能多樣化以及運行速度的不斷提高，單位面散熱量大幅增長，對機房的環境條件要求越來越高；另一方面，作為通信機房熱管理主要設備的空調系統每年消耗大量的電能。CFD被廣泛用來分析和優化通信機房和數據處理設備內部的氣流組織和溫度分布、確定地板高度及開孔面積、對比不同的機架布局方式對機房環境的影響等，同時還提出了無量綱參數、能量等評估方法來評估機房的運行工況和能量利用效率。CFD模擬了通信機房內的氣流組織，分析了速度場和溫度的分布，為通信機房的節能改造提供指導。
　　1機房環境系統建設的基本原則及一體化解決方案
　　1.1系統設計原則
　　1.1.1通用性
　　系統的設計要符合相關國家設計標準。
　　1.1.2穩定性
　　機房所有產品都經過全球主要電信商、數據網長期的運行考驗，在業界具有領先的技術、領先的制造和領先的品牌。
　　1.1.3可維護性
　　主設備采用模塊化結構設計，便于故障的維護處理。
　　1.1.4智能化設計
　　空調均采用智能化設計，便于遠程監控。
　　1.1.5經濟性
　　系統整體設計，可合理設計設備容量，減少設備成本。
　　1.2機房環境建設一體化解決方案
　　以某電信分公司IDC中心機房為例，其建筑面積705.6平方米，層高4.3米，按照功能的要求分為A區、B區、C區及D區，第一消防分區為A區，第二消防分區為B區、C區及D區。如下圖：
　　
　　考慮建筑熱負荷及設備（計算機等）熱負荷,A區所需冷量不小于210Kw,B區、C區及D區所需冷量不小于190Kw。在這個方案中，如果考慮應用舒適空調，以5P為例，即使不考慮備份，也需要32套，應用中無法達到IDC機房需要的溫濕度、潔凈度標準。同樣中央空調也無法實現這個IDC機房的空氣調節要求。合理的機房專用空調應用及設計方案，才能滿足機房環境建設的合理性、安全性、可擴容性。此IDC機房空調方案分析如下：
　　1.2.1A區機房采用4臺機房專用空調產品（其中1臺備用），單臺機組可制冷量為.77.3Kw，可提供總冷量為309.2Kw；B區、C區及D區機房采用4臺機組（其中1臺備用），單臺機組可制冷量為66.6Kw，可提供總冷量為266.4Kw，以上推薦配置機組均能完全滿足機房冷負荷的要求，并均實現3+1備份，任意機組故障或維護，其它機組正常工作，保障系統安全性。
　　1.2.2空調機組采用上送風形式，單機送風風量為15680m3/h，主用機組工作實現IDC機房換氣次數30.96次，符合IDC機房設備換熱特點以及風量設計要求。
　　1.2.3室外冷凝器按當地照室外環境溫度配置；
　　1.2.4空調機組通過智能通訊接口，直接接入環境監控系統實現遠程及本地監控。
　　1.2.5空調機組自帶漏水報警器，對機組附近可能發生的漏水情況進行實時監測及報警。
　　1.2.6空調機組嚴格按照標準機房空調環境條件要求進行設計，滿足恒溫恒濕、噪音、潔凈、供電、抗電磁干擾及A級安全等級的要求。
　　2機房內氣流組織形式
　　2.1制冷方式的演變
　　設備的冷卻方式最早是采用自然通風的方法，以后隨著設備功率密度的增加，設備發熱量越來越大。為了使設備能正常工作，就在設備上增加了風扇，對整個設備進行強制風冷。當設備熱密度再增加時，這種泛泛的強制風冷已經不能保證設備，特別是重要元器件的正常工作，因此就在強制風冷的基礎上又增加了對重要元器件的單獨冷卻。這些冷卻方法的基礎都是建立在常溫的空氣已經足夠帶走設備產生的熱。一旦常溫空氣不能完全把設備產生的熱帶走，則設備將越來越熱，最終導致元器件失效，設備不能工作。
　　而降低空氣的溫度，不但冷卻設備的效果好，工藝也不復雜，而且容易實現，所以目前多采用這種方法。
　　2.2送風方式的演變
　　降低機房空氣的溫度是目前在機房制冷中采用最多的一種方法。在所有機房其他條件相同的情況下，對設備的冷卻效果與機房采用的氣流組織形式即對機柜的送風方式有很大的關系。
　　通常機房內氣流的組織形式有“下送上回”、“下送側回”、“側送側回”、“上送上回”和“上送側回”幾種。
　　最先機房送風都是采用“側送側回”方式，這也是目前小機房仍然采用的一種簡單的送風方式。它的原理就是采用空調機使機房內的空氣溫度降低，設備的冷卻由設備商自己解決。該送風方式的優點是簡單、便宜，但機房內溫度冷熱不均。比較適用于規模小、設備少、設備發熱量不大、不是很重要的機房。
　　當機房規模大、設備多時，“側送側回”方式造成的機房內溫度冷熱不均問題會十分嚴重，四處擺放空調也不現實，就產生了“上送”或者“下送”的送風方式。起初的“上送”、“下送”方式都是采用風道將空調機吹出的冷風直接送到需要冷卻的設備或機柜處。這樣一臺大功率空調可以給許多設備冷卻，既解決了空氣溫度冷熱不均的問題，也不用在機房內擺放多臺空調。
　　但管道送風有其局限性：風速太小，送風距離不遠；風速太大，風機功率加大，噪音增加。所以風速一般只能限定在某一個范圍內。要想將冷空氣送的更遠，就必須增加管道的口徑。而在機房這樣空間十分緊張的地方，管道口徑的增加是十分有限的。管道送風的優點是能夠保證重要設備得到重點照顧。優秀的管道設計方案，可以基本上解決在一定范圍內的機房溫度冷熱不均的問題。管道送風可以把管道設計在吊頂上，也可以在活動地板下。把管道設計在吊頂上的送風方式就是通常所說的“上風”。

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