機房制冷系統(tǒng)設(shè)計和機房空調(diào)選型方案
機房的冷卻系統(tǒng)都需要符合可擴展性和適應(yīng)性、標(biāo)準(zhǔn)化、簡單化、智能化、可管理化等五種要求。當(dāng)前*為緊迫的核心問題是機房適應(yīng)變化能力較差。機房冷卻系統(tǒng)必須對不斷變化的要求有更強的適應(yīng)能力，對不斷增長和無法預(yù)測的功率密度制定規(guī)劃，同時要設(shè)計出適應(yīng)能力強并易于改進的冷卻系統(tǒng)。
1.選用高效機房專用精密空調(diào)
機房空調(diào)機組根據(jù)冷源及冷卻方式一般可分為風(fēng)冷、水冷、雙冷源機組等，對于機房熱負(fù)荷較小或采用地板送風(fēng)方式受建筑條件限制的中、小型機房，可考慮采用管道上送風(fēng)方式，并使送風(fēng)口盡量接近機架；對于熱密度高的大、中型機房，優(yōu)先采用水冷式空調(diào)制冷機。北方地區(qū)采用水冷冷水機組的機房，冬季可利用室外冷卻塔作為冷源，通過熱交換器對空調(diào)冷凍水進行降溫。
冷量應(yīng)與機房設(shè)備的額定發(fā)熱量建立函數(shù)關(guān)系，一般采用機房的總冷量等于機房UPS額定可用容量的1.3-1.5倍作為經(jīng)驗數(shù)值。這需了解其配置的壓縮機規(guī)格，并聯(lián)空調(diào)機組運行的相互影響程度，當(dāng)以冷量計算粗選各廠家相近的空調(diào)設(shè)備時，必須對其送風(fēng)量進行復(fù)核，處理焓差應(yīng)按≤2.5Kcal/Kg干空氣左右選用。盡管很多空調(diào)產(chǎn)品顯冷量比例很高，但實際工作溫度下顯冷量下降多；即使空調(diào)輸出冷量足夠，但機房熱島效應(yīng)嚴(yán)重，選用模塊化組合機組。通過主從控制，主機將多臺模塊所采集的溫、濕度參數(shù)取其平均值，實現(xiàn)步調(diào)一致的效果。
我們在布局空調(diào)時，機組送風(fēng)的距離不宜過大，專用空調(diào)*佳送風(fēng)距離為15-16米。空調(diào)室內(nèi)機安裝高度應(yīng)高于機房面100-200mm，以減少相鄰空調(diào)機組間擾流影響，減輕備機停機時氣流倒灌，避免引起氣流短路。還須減少送風(fēng)路徑、降低架空地板下送風(fēng)風(fēng)速，以保證送風(fēng)口的出風(fēng)速度，由于風(fēng)冷直接膨脹式機房精密空調(diào)的冷卻極限約為4KW/㎡，當(dāng)機房環(huán)境的熱負(fù)荷超過5KW/㎡時，如用傳統(tǒng)方式的機房專用空調(diào)來解決，會有局部熱點存在，必然需要精密空調(diào)增加為高熱密度負(fù)荷提供良好的微環(huán)境調(diào)節(jié)能力，這勢必要在空調(diào)機組系統(tǒng)控制和氣流組織設(shè)計上進行革新；而不僅僅是簡單的增加機房精密空調(diào)的裝機容量。
空氣分配系統(tǒng)配置
機房空調(diào)配套系統(tǒng)迫切需要建立起能反映機柜內(nèi)溫度、機柜排風(fēng)側(cè)垂直溫差及反映能節(jié)能、提高空調(diào)制冷效率以消除機房平面溫差。
室內(nèi)送風(fēng)機風(fēng)量和風(fēng)壓能適時調(diào)節(jié)。應(yīng)能根據(jù)熱源大小不同來調(diào)節(jié)分配出風(fēng)口的冷氣量。地板送風(fēng)口數(shù)量應(yīng)保障每個服務(wù)器機架均能有足夠的冷卻風(fēng)量，送風(fēng)口位置宜設(shè)在服務(wù)器機架進風(fēng)處。地板送風(fēng)口風(fēng)速宜在1.5-3.0m/s間。對柜底地板出風(fēng)方式，應(yīng)保證機房內(nèi)每個出風(fēng)口的基本出風(fēng)量都能達到15m3/min以上。對于過道地板出風(fēng)方式，當(dāng)機柜采用面對面、背靠背排列時，應(yīng)保證過道內(nèi)每600mm長度上輸出的基本出風(fēng)量達到50m3/min以上；機柜采用統(tǒng)一朝向排列時，應(yīng)保證過道內(nèi)每600mm長度上輸出的基本出風(fēng)量達到25m3/min以上。若使用高負(fù)荷機柜，則出風(fēng)量也應(yīng)相應(yīng)加大。
根據(jù)機房室內(nèi)狀態(tài)點及熱濕負(fù)荷，可由濕空氣焓濕圖確定送風(fēng)狀態(tài)點。進而得出空調(diào)機組供冷量、再熱量、加濕量及送風(fēng)量。按相關(guān)規(guī)定，送風(fēng)溫差宜控制在6-10℃。
大型數(shù)據(jù)中心機房空調(diào)適合長邊側(cè)進風(fēng)，不宜短邊側(cè)進風(fēng)。下送風(fēng)走向與機架走道同向,不宜與架間走道垂直。
建立冷熱通道圍欄系統(tǒng)。為進一步阻隔冷熱空間的混和，可利用隔熱能力強、熔點高的隔板，一方面密封熱通道的兩邊出口，另一方面包圍冷通道的整體范圍，使冷空氣與熱空氣隔絕，以便更好地調(diào)節(jié)機架內(nèi)的空氣溫度。
當(dāng)機柜內(nèi)設(shè)備的發(fā)熱功率密度明顯過大，無法通過機房大環(huán)境中冷熱氣流自然對流方式解決時，為加快機柜內(nèi)熱氣的排走速度，可選擇在底部和后部加裝強迫散熱裝置的機柜，如安裝軸向水平的強排風(fēng)扇。
機房的規(guī)劃設(shè)計方案
對機房進行分類明確功率密度。根據(jù)機房設(shè)備安放與耗電密度，將機房分為高負(fù)荷機房、中負(fù)荷機房及低負(fù)荷機房三種，其單位面積和單機柜耗電指標(biāo)、單機柜設(shè)備配置數(shù)量限值見表1。
對于新建機房，可以考慮外墻的朝向，將機房設(shè)計在建筑的東側(cè)或北側(cè)，在相對一側(cè)留有走廊等通道。機房內(nèi)盡量不設(shè)計窗口，選用密封性能好和自動關(guān)閉式的防火門。
大型數(shù)據(jù)中心不宜正方形，而應(yīng)為長條形，面積宜為500至800㎡。
我們在布置數(shù)據(jù)中心設(shè)備區(qū)域，應(yīng)根據(jù)設(shè)備種類、系統(tǒng)成組特性、設(shè)備的發(fā)熱量、機柜設(shè)備布置密度、設(shè)備與機柜冷卻方式等，合理考慮機房區(qū)域、機柜列組、機柜內(nèi)部三個層面的精密空調(diào)設(shè)備制冷的氣流組織。當(dāng)機柜內(nèi)或機架上的設(shè)備為前進風(fēng)、后出風(fēng)方式冷卻時，機柜或機架的布置宜采用面對面、背對背方式。熱通道間距應(yīng)大于冷通道間距，以有利于熱通道散熱。一般采用地板下送風(fēng)上部回風(fēng)的氣流組織方式，其送風(fēng)通道和回風(fēng)通道均可在需要的位置開設(shè)風(fēng)口。采用架空地板作為送風(fēng)靜壓箱，架空地板的高度應(yīng)根據(jù)負(fù)荷密度、機房面積綜合確定。
3、合理布置機柜機架，提高設(shè)備散熱效率機柜氣流和機柜設(shè)計改進冷卻效果的關(guān)鍵因素。機柜對于防止設(shè)備排出的熱氣短路循環(huán)至關(guān)重要。對于水平方向進出風(fēng)方式，氣流組織設(shè)計應(yīng)盡量將冷氣送到所有數(shù)據(jù)設(shè)備的前方位置。采用標(biāo)準(zhǔn)機柜和盲板可以大幅減少氣流短路比例，能消除機架正面的垂直溫度梯度，并確保冷空氣在機架上下配送均勻。下送風(fēng)機房機柜前后門的設(shè)計應(yīng)符合*佳制冷效率的要求，有2種方式可選擇：
前門完全密閉，不做通風(fēng)孔；后門通風(fēng)網(wǎng)孔大小為Ф5，后門通風(fēng)率30-40％，這種方式，由機柜底部調(diào)節(jié)的開口，在機柜內(nèi)設(shè)備正面送冷風(fēng)，由后門和機柜頂部散熱；冷風(fēng)通道完全在機柜下方。
前后門底部起1/2密閉，不做通風(fēng)孔，機柜上部1/2為通風(fēng)散熱部分，通風(fēng)網(wǎng)孔大小為Ф5，通風(fēng)率30-40％，這種方式主要出風(fēng)口在機柜的底部，同時可以在機柜列間通道開輔助送風(fēng)口，在機柜內(nèi)設(shè)備正面送冷風(fēng)，由后門和機柜頂部散熱。冷風(fēng)通道在機柜下方和機柜列間通道。機柜內(nèi)數(shù)據(jù)設(shè)備與機柜前、后面板的間距寬度應(yīng)不小于150mm。機柜層板應(yīng)有利于通風(fēng)，為避免阻擋空氣流通，層板深度應(yīng)不大于600mm。多臺發(fā)熱量大的數(shù)據(jù)設(shè)備不宜疊放在同一層板上，*下層層板距離機柜底部應(yīng)不小于200mm。把熱負(fù)荷*大的設(shè)備安裝在機柜中部位置，以便獲得*大的配風(fēng)風(fēng)量。機柜底部采用活動抽屜板，隨設(shè)備多少，改動冷氣入口大小。機柜底部后半部堵住，阻止冷空氣從底部向后面流去。
數(shù)據(jù)中心單機架的功率大幅提升。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在*新的刀片式服務(wù)器機架功率高達15KW，臺式服務(wù)器機架功率為1.5KW，模塊式服務(wù)器機架功率為5KW。高耗電必然產(chǎn)生高發(fā)熱，這使得局部發(fā)熱變得很厲害，溫度梯度變化大，通風(fēng)降溫處理復(fù)雜。空調(diào)短時間的停機或制冷量不足，機房溫度會迅速升高，造成服務(wù)器報警甚至停機。
機房空調(diào)系統(tǒng)制冷量或送風(fēng)量設(shè)計過小、機房大環(huán)境氣流組織不合理、機柜內(nèi)部小環(huán)境氣流組織不合理、機柜發(fā)熱量過大、機柜排列過于密集等問題是導(dǎo)致局部過熱的主因，解決這些問題，應(yīng)從機房的規(guī)劃設(shè)計、制冷系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備選型、應(yīng)用維護等三個方面著手予以分析，并給出高密系統(tǒng)的解決辦法，隨著機房機房系統(tǒng)的不斷升級，給用戶帶來更多機房制冷節(jié)能新方案。
機房制冷設(shè)備種類：風(fēng)冷機房空調(diào)、水冷機房空調(diào)、冷凍水機房空調(diào)、雙冷源機房空調(diào)、分體式機房空調(diào)、一體式機房空調(diào)、行間機房空調(diào)、變頻機房空調(diào)等。
