摘要:1,、建立數(shù)據(jù)中心 IT 機(jī)房“冷通道封閉模型”和“熱通道封閉模型”，使用CFD 軟件進(jìn)行模擬仿真，從 IT 機(jī)房?jī)?nèi)的氣流速度,、氣流壓力,、氣流組織和溫度 分布進(jìn)行分析，對(duì)比不同氣流遏制方式在實(shí)際應(yīng)用中的差異,。2,、從舒適度、制冷 中斷的響應(yīng)時(shí)間,、冷量損失,、凝露風(fēng)險(xiǎn)和門(mén)禁設(shè)置等方面，對(duì)比不同的氣流遏制 方式在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),。

一,、 數(shù)據(jù)中心的氣流扼制

      數(shù)據(jù)中心的氣流扼制是對(duì) IT 機(jī)房?jī)?nèi)的冷/熱氣流進(jìn)行隔離，采用氣流遏制系 統(tǒng)可以使機(jī)房?jī)?nèi)的 IT 設(shè)備進(jìn)風(fēng)口溫度盡量保持一致,，從而減少或消除機(jī)房?jī)?nèi)的 局部熱點(diǎn),。常用的氣流扼制方法有:封閉冷通道和封閉熱通道。

1. 冷通道封閉系統(tǒng)

      冷通道封閉系統(tǒng)是采用高架地板下送風(fēng)方式和封閉冷通道的頂部以及兩端 來(lái)實(shí)現(xiàn)氣流遏制;在高架地板下方流過(guò)冷卻空氣,，高架地板上方的空間充滿熱空 氣,。(圖 1 所示)

2.1 熱通道封閉系統(tǒng)一般有兩種方式:行間制冷的熱通道氣流遏制系統(tǒng)和垂直風(fēng)管式熱通道氣流遏制系統(tǒng)。如果 IT 機(jī)房?jī)?nèi)有部分高功率機(jī)柜(15KW 及以上)時(shí),，也可以兩種方式共同使用,，在兩個(gè)高功率機(jī)柜中間配置行間空調(diào)。

2.2 本文中的熱通道封閉模型是采用垂直風(fēng)管式熱通道氣流遏制系統(tǒng),，在機(jī)房頂 部區(qū)域采用吊頂?shù)姆绞椒忾]出熱空氣回流區(qū)域,，使用垂直風(fēng)管與機(jī)柜間的熱 通道和精密空調(diào)的回風(fēng)口進(jìn)行連接，部署熱通道氣流遏制系統(tǒng),。吊頂下方充 滿冷卻空氣,，吊頂上方充滿熱空氣，熱空氣回流至精密空調(diào)的回風(fēng)口,。(圖 2所示,，熱通道封閉模型是采用垂直風(fēng)管式熱通道氣流遏制系統(tǒng)。)

二,、 機(jī)房模型簡(jiǎn)介

1.2 通風(fēng)地板開(kāi)度為 100%

1.3 通風(fēng)地板開(kāi)度為 100%時(shí)，模型仿真結(jié)果

      使用 CFD 軟件對(duì)模型仿真計(jì)算后,，發(fā)現(xiàn)在通風(fēng)地板開(kāi)度為 100%的情況下,，冷通道中間的氣流量很大，然后向兩端逐漸減小;由以在冷通道兩端的通風(fēng)地板 流量為最小,。(相關(guān)數(shù)據(jù),如下表 1)

1.4 對(duì)通風(fēng)地板開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)(如圖 6)

      通風(fēng)地板調(diào)整:冷通道中間的的開(kāi)度 40~45%,，然后向兩端逐漸增大到 50%; 在冷通道兩端的通風(fēng)地板開(kāi)度為 100%,。使用 CFD 軟件對(duì)模型仿真后，發(fā)現(xiàn)在對(duì) 通風(fēng)地板進(jìn)行調(diào)整后,，冷通道的氣流布局得到平衡,，兩側(cè)的通風(fēng)地板流量明顯增 大。(相關(guān)數(shù)據(jù),如下表 2)

1.5 通風(fēng)地板開(kāi)度調(diào)節(jié)后的 3D 仿真氣流

1.6 通風(fēng)地板開(kāi)度調(diào)節(jié)后的氣流壓力仿真結(jié)果

1.7 冷通道兩端通風(fēng)地板的流量對(duì)比

1.8 機(jī)房溫度的仿真結(jié)果

1.9 冷通道溫度對(duì)比

1.10 熱通道溫度對(duì)比

      綜上所述,，在對(duì)通風(fēng)地板進(jìn)行調(diào)節(jié)后,，從仿真結(jié)果分析，冷通道兩端的通風(fēng) 地板流量低的不利情況,，得到明顯改善,。冷通道中間的通風(fēng)地板，由于閥門(mén)開(kāi)度 減小氣流得到遏制,，冷通道中間區(qū)域的流量由原來(lái)的最高可達(dá) 0.488m3/s 下降到0.387~0.453m3/s;雖然流量有所下降,，但是通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的溫度場(chǎng)截圖對(duì)比和分析，滿足機(jī)房冷卻需求,，也沒(méi)有出現(xiàn)熱點(diǎn),。

1.11 采用冷通道封閉系統(tǒng)(地板下送風(fēng))注意事項(xiàng)

1)  架空地板內(nèi)不應(yīng)敷設(shè)通信線纜,，空調(diào)管道和電線電纜等阻擋空調(diào)送風(fēng),。

2)  建議架空地板下的送風(fēng)橫斷面的風(fēng)速控制在1.5~2.5米/秒，架空地板凈高度不宜小于 500mm,。在 TIA-942 標(biāo)準(zhǔn)中,，Tier4 級(jí)要求的防靜電地板架空的最低高度為 750mm。

3)  必須保證機(jī)架的進(jìn)風(fēng)與出風(fēng)口是隔離的,，使用盲板或防火防水布將空閑位置進(jìn)行封閉,，防止氣流亂竄，造成氣流短路,。

4)  使用風(fēng)速儀測(cè)試和計(jì)算通風(fēng)地板的流量,，結(jié)合機(jī)架內(nèi) IT 設(shè)備的上架情況，調(diào)整冷通道內(nèi)的地板的開(kāi)度,，保證送風(fēng)風(fēng)量滿足每個(gè)機(jī)柜的需求,。

2.2 機(jī)房氣流壓力的仿真結(jié)果

2.3 機(jī)房氣流組織的仿真結(jié)果

2.4 機(jī)房溫度的仿真結(jié)果

      封閉熱通道系統(tǒng)的 IT 機(jī)房一般采用彌散式送風(fēng)(側(cè)送風(fēng)/風(fēng)墻送風(fēng)),精密空 調(diào)間類似于靜壓箱;機(jī)房區(qū)域充滿冷空氣，形成微正壓的冷池空間;由于機(jī)房區(qū) 域溫度低(20~25°C)露點(diǎn)溫度偏低,，在該區(qū)域使用除濕機(jī)時(shí)效果不佳,。

2.5 采用熱通道封閉系統(tǒng)的注意事項(xiàng)

1)  必須保證機(jī)架的進(jìn)風(fēng)與出風(fēng)口是完全隔離的，使用盲板或防火防水布將空閑 位置進(jìn)行封閉,，防止氣流亂竄,，造成氣流短路。

2)  IT房間吊頂下方送風(fēng)區(qū)域是微正壓的冷池空間,，精密空調(diào)間和IT機(jī)房的防 火門(mén)需密封嚴(yán)實(shí),，下方縫隙應(yīng)安裝膠條或毛刷,，盡量減少冷量流失。

3)  IT房間吊頂上方回風(fēng)區(qū)域安裝的氣滅管道,、強(qiáng)弱電橋架較多,，存在穿墻空洞， 需進(jìn)行嚴(yán)實(shí)的防火封堵,，避免外界濕氣入侵,。

4) 應(yīng)考慮機(jī)房?jī)?nèi)近/遠(yuǎn)端機(jī)架的制冷需求，設(shè)置精密空調(diào)送風(fēng)最低速度,。

      1 確?？拷惋L(fēng)百葉的第一個(gè)機(jī)架處的送風(fēng)速度不應(yīng)過(guò)快，滿足該處機(jī)柜的冷卻風(fēng)量需求;

     2 確保整列機(jī)柜中間或最遠(yuǎn)的機(jī)架處送風(fēng)速度不應(yīng)過(guò)慢,，滿足該處機(jī)柜的冷卻風(fēng)量需求,。

四、 IT機(jī)房制冷量需求對(duì)比

1. 精密空調(diào)凈顯冷量統(tǒng)計(jì)

2. 冷量損失對(duì)比

機(jī)房冷熱負(fù)荷的配置情況:IT 設(shè)備總功率為=940KW,，開(kāi)啟的精密空調(diào)的凈顯冷 量為 145KW/臺(tái)*8 臺(tái)=1160KW,。

2.1  采用封閉冷通道的模型，精密空調(diào)總的凈顯冷量為 963KW,，冷量損失(結(jié)構(gòu)散熱)為:963KW-940KW=23KW;

2.2  采用封閉熱通道的模型:精密空調(diào)總的凈顯冷量為 978KW,，冷量損失(結(jié)構(gòu)散熱)為:978KW-940KW=38KW;

2.3  冷量損失(結(jié)構(gòu)散熱)封閉熱通道模型比封閉冷通道模型的多:38KW-23KW=15KW。

3. 數(shù)據(jù)中心IT機(jī)房封閉冷/熱通道對(duì)比

五,、 結(jié)束語(yǔ)

1. 封閉冷通道系統(tǒng)可以避免冷量由于人員進(jìn)出和開(kāi)關(guān)門(mén)的散逸,，也能減少通過(guò) 建筑結(jié)構(gòu)對(duì)外散逸冷量，但冷通道外的區(qū)域溫度偏高,，人體舒適度較差,。

2. 封閉熱通道系統(tǒng) IT 機(jī)房?jī)?nèi)的空間充滿冷空氣，在人員進(jìn)出和開(kāi)關(guān)門(mén)時(shí)冷量 散逸較大;冷空氣與建筑結(jié)構(gòu)的接觸面積大,，造成通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)對(duì)外散逸冷 量比封閉冷通道系統(tǒng)多,，冷量損失較大。

3. 在IT機(jī)房設(shè)計(jì)時(shí),，采用CFD對(duì)不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行仿真,，分析和對(duì)比仿真 結(jié)果，可為機(jī)房設(shè)計(jì)工程師提供直觀的參考數(shù)據(jù)和依據(jù),，起到優(yōu)化和驗(yàn)證設(shè) 計(jì)方案的作用,。