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      成都興鐵建筑材料有限公司

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      數據中心機房專業知識:氣流組織知識分享

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      數據中心機房專業知識:氣流組織知識分享

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      瀏覽:750 發布日期:2022-07-25 16:27:31【

             成都興鐵數據中心機房墻面彩鋼板

      興鐵 機房墻板整體定制包柱處理

             大中型數據中心機房的電子設備密集布放,總冷負荷比較大,每平方米大約在300~600W,有的甚至更高,其中設備冷負荷占到80%以上。

             針對于機房的余熱量大、發熱源集中的特點,就需要有合理的氣流組織的分配和分布,有效地將機房內的余熱消除,保證電子設備對環境溫濕度、潔凈度、送風速度以及人員對舒適度的需要。

        一、氣流組織確定
        機房的氣流組織形式有下送上回、上送側回(下回)方式,氣流組織形式的確定要考慮以下幾個方面:
       
       (1)首先要依據設備冷卻方式、安裝方式,如設備或機柜自帶冷卻風扇或冷卻盤管,目前較常見的設備和機柜的冷卻方式都是從前面進風,后面域上部出風。
        (2)冷量的高效利用。使散熱設備在冷空氣的射流范圍內。
        (3)機房建筑結構、平面布局。機房各個系統的建設要依托于建筑環境中,也受到這些因素的制約,如建筑層高、形狀、面積等。
        二、氣流組織形式
        (一)下送上回方式
        下送上回方式是大中型數據中心機房常用的方式,空調機組送出的低溫空氣迅速冷卻設備,利用熱力環流能有效利用冷空氣冷卻效率,因為熱空氣密度小、輕,它會往上升;冷空氣密度大、沉,它會往下降,填補熱空氣上升留下的空缺,形成氣流的循環運動,這就是熱力環流。

              熱力環流不同于水平流動的風,它是空氣上下垂直的對流運動,冷與熱激發出氣流緩慢的運動。跟風不一樣,風能夠改造局部環境的氣候,而熱力環流是氣流運動的原始動力。利用氣流的原始動力,可以不用設置動力設備,同樣達到最佳的冷卻效果,如圖4-1所示。

      下送上回氣流組織
      圖4-1 下送上回氣流組織

        送風口可安裝在高架活動地板上,也可用高架地板配套的風口板送風(見圖4-2),地板下的空司可作為空調送風靜壓箱。

            靜壓箱可以減少送風系統動壓、增加靜壓、穩定氣流和減少氣流振動,可使送風效果更加理想??諝饨涍^地板上安裝的風口板向設備和機柜送風。


      圖4-2

        美國2005年4月發布的TIA942《數據申心通信基礎架構標準》中要求機房內計算機設備及機架采用"冷熱通道"的安裝方式。"冷熱通道"的設備布置方式,打破常規,將機柜采用"背靠背、面對面"擺放,這樣在兩排機柜的正面面對通道中間布置冷風出口,形成一個冷空氣區"冷通道",冷空氣流經設備后形成的熱空氣,排放到兩排機柜背面中的"熱通道"中,通過熱通道上方布置的回風口回到空調系統,使整個機房氣流、能量流流動通暢,提高了機房精密空調的利用率,進一步提高制冷效果,如圖4-3所示。

      冷熱通道示意圖
      圖4-3 冷熱通道示意圖

        回風口可安裝在天花板上,也可以利用穿孔的鋁天花板回風,它的孔徑不能小于2mm,穿孔面積應在15%以上?;仫L同樣也是利用天花板與樓板之間的構成的靜壓箱回風。
        下送上回風具有以下顯著優點:
        (1)有效利用冷源,減少能耗。
        (2)機房內整齊、美觀,所有線槽都可暗敷。
        (3)便于設備擴容和移位?! ?br />   采用地板下送風天花板上回風,在設計中需要注意以下問題。

        1、保持活動地板下一定的均壓靜壓值
        機房內高架活動地板下的空間作為送風庫,通風截面積大,截面豎向間隔有許多活動地板的支架,截面橫向上間隔甚至重疊有許多電纜及通信線纜線槽,所有這些都造成空氣沿送風方向上的壓力損失。在線纜、線槽安裝時應盡量避開空調機組,比較大的線槽方向宜與氣流方向平行安裝。如果送風距離較長,空調機組的機外余壓雖能克服最遠端的阻力損失,但會造成送風近端和遠端有較大的壓差,不利于保持均勻的靜壓值,因此要盡量地控制地板下的送風距離。一般送風距離大于25m時,空調機組宜兩側分別布放。
        2、保證高架她板架空高度
        大中型電子計算機機房高架地板敷設高度宜在40Omm以上,有條件時應該盡量增加靜壓箱高度,這樣可以保證在安裝了大量線槽、線管后,仍不影響氣流暢通。
        3、控制活動地板下送風風速
        風口板送風類似于局部孔板送風,要求送風風速小于3m/s,送風均勻。根據機房內設備集中布置的特點,為將局部大量的顯熱量帶走,送風口需集中布置在設備前方進風口,在全壓一定的情況下,這樣會造成靜壓箱局部斷面動壓增大,靜壓減少。另外,由于空調送風量較大,在集中布置的風口附近不宜再設置風口,否則有可能會變成吸風口。為避免這種現象發生,在風口板上宜安裝調節閥,來調整局部的靜壓、動壓值,以達到最佳送風效果。
        4、送回風風道凈化處理
        灰塵落在電子插件上,會產生塵膜,既影響散熱又影響絕緣效果甚至引起短路。同時灰塵也增加元件表面的熱阻,導致元件過熱而燒毀,所以機房應按A級機房內的塵埃標準設計。地板下和天花板上的送回風風道需做凈化處理,裝飾材料宜選擇不起塵、不吸塵的材料。
        5、其他
        人員較多的房間不宜采用這種送風方式,因為送風溫度較低,一般低于17℃,從底部送風,工作人員會有不舒適的感覺。
        (二)上送側回(下回)方式
        上送側回通常是采用全室空調送回風的方式,適用于中小型機房。上送風可分為機房頂迭或緊靠機房頂下的上部側送兩種形式,后者較為常用。由頂部或側上方送風的氣流首先與室內空氣混合,再進入設備或機柜內。

              機房頂部安裝散流器或孔板風口送風,工作的氣流小且均勻,人有良好的舒適感。但大多數計算機機柜的冷卻的進風口是在下部或前方,排風口在機柜的上部。這樣,頂部的送風氣流先與機柜處上升的熱氣流混合,再進入機柜冷卻設備,影響了機柜的冷卻效果。

              由于機柜進風溫度偏高,機柜內得不到良好的冷卻效果,必然造成機柜內溫度偏高,導致計算機不能進行工常的工作,如圖4-4和圖4-5所示。
        
      上送側回氣流組織(上部風帽側送風)
      圖4-4 上送側回氣流組織(上部風帽側送風)

      上送側回氣流組織(風道頂送)
      圖4-5 上送側回氣流組織(風道頂送)

        采用上送側回的氣流組織,對于散熱量較大的機房,只有采用較低的送風溫度(13~16℃),來維持機房內溫濕度以及機柜散熱的需要,這樣會造成能源的浪費,而且較低的送風溫度對工作人員也帶來不舒適的感覺。
        上送側回方式通??稍诮ㄖ痈咻^低時,機房面積不大時采用,但要保證送回風氣流暢通,不被設備阻擋??照{機組送風出口處宜安裝送風管道或送風帽,如采用管道送風,送風口可使用散流器或百葉風口?;仫L可通過室內直接回風,如有不同空調房間時,也可采用管道回風,但較少采用地板下回風?! ?/span>

              彌漫式送風方式送風的氣流循環

        (三)彌漫式送風方式
        有的空調設備生廠商開發了一種新型的送風方式,即彌漫式送風,其制冷原理是依據冷熱空氣的熱力環流進行設備的冷卻。相對于下送風方式,彌漫式送風不需要架空地板,而單位面積的熱負荷可提高10%,同時房間層高降低。這種送風方式適用于小型機房,且送風距離宜控制在l5m。
        三、氣流分配系統

        很多人不理解氣流分配系統也是數據機房設計的一部分。由于過去機房負載心密度,不正確的氣流分配不會造成嚴重的問題題。然而越來越高密度的負載,開始考驗現在的氣流分配單元,使一些問題逐步顯現出來,例如所有機柜朝向同一方向設計,大多數情況出于美觀的考慮,但實際上耗費了冷量資源和成本,以下介紹有關氣流分配得細節。
        送風口與回風口設計
        機柜內氣流路徑和機柜布局是引導空氣流通改進制冷效果的關鍵因素,但要確保最佳制冷效果,還有一個關鍵因素:送風口與回風口設計。
        這些通風口的位置不當會使冷空氣在到達設備前與熱空氣混合,從而引發上述各種效率問題和額外成本。送風口或回風口位置不當的情況很常見,幾乎會抵消所有冷熱通道設計的優勢。
        送風口設計的關鍵在于將其置于盡可能接近設備進氣口的位置,將冷空氣限制在冷通道內。對于地板下送風方式的機房,意味著要將打孔地板放置于冷通道內。

             上送風與下送風系統一樣有效,但關鍵還是要將回風口設置于冷通道的上部,而且這些通風口的設計必須能引導空氣向下進入冷通道(而不是橫向擴散)。在上送風系統與下送風系統中,任何通風口若位于不運行設備的區域,均應暫時關閉。因為這些通風口會阻止回風進入制冷系統,從而降低濕度。

        回風口設計的關鍵在于將其置于盡可能接近設備排氣口的位置,并從熱通道收集熱空氣。

             在有條件的情況下,可以便用架空吊頂回風,這樣回風口便可以輕松與熱通道進行協調工作。當使用高敞開式整體回風天花板時,最好是將制冷系統的進風口盡可能地調高,并用管道連接熱通道上方的回風口,以協調進風口與熱通道。

             即便只有少數幾個回風口與熱通道協調的簡單回風系統也比房間側面的單一大型回風口效果要好。
        對于沒有活動地板或管道系統的小房間,上送風系統與下送風系統通常位于墻角或墻邊。

      在這些情況下,很難協調冷空氣的輸送和熱空氣的回風。通過以下方法可能會提高這些系統的效率。對于上送風設備,將其置于熱通道的一端,并通過管道將冷空氣送至盡可能遠離制冷設備的冷通道。
        對于下送風設備,將其置于冷通道的一端,并添加吊頂強制通風口或懸掛管道回風口,回風口位于熱通道上方。

              一項關于回風位置不當的調查顯示,根本原因主要是:個人感覺一些通道冷一些通道熱,并認為這種情況不正常,試圖通過將冷空氣出風口移動到熱通道并將熱空氣出風口移動到冷通道來加以調整。

              設計合理的機房旨在達到最佳工作狀態,即冷熱空氣分離,但人們通常認為這是一種缺陷,他們會采取一些措施來混合空氣,因而降低了系統效率并增加了成本??偨Y了送風口與回風口設計缺陷及解決方案。

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