机房送风方式的选择

机房送风方式的选择
2024年12月31日 11:23 暖通南社

机房常见的送风方式有上送风、地板下送风、弥散式送风等,回风方式有自由回风、风道回风、天花回风等。

机房空调系统气流组织确定要考虑以下几个方面:首先要依据设备的冷却方式、安装方式,如目前较常见的设备和机柜的冷却方式都是从前面进风,后面或上部出风。空调的摆放就要注意了,冷量要高效利用,使散热设备的进风口在冷空气的射流范围内。另外机房机房各个系统的建设要依托于建筑环境中,受到建筑层高、形状、面积等因素的制约。

机房空调系统气流组织确定要考虑以下几个方面:

首先要依据设备的冷却方式、安装方式。

冷量的高效利用。

机房建筑结构、平面布局。

上送风风帽送风:

风帽上送风方式的安装较为简单、整体造价较低,对机房的要求也较低,不需要高架地板,所以在中小型机房中采用较多。

风帽上送风机组的有效送风距离较近,有效距离约为15m,两台对吹也只达到30m左右,而且送回风容易收到机房各种条件的影响(如走线架、机柜摆放、空调摆放、机房形状等),所以机房内的温度场相对不是很均匀。此种送风方式还要求设计考虑机组回风通畅,距离回风口前1.5m以内无遮挡物。

风帽上送风存在明显的冷热空气短路现象,制冷效率低,仅应用与小型数据中心机房、热密度较低、机房层高不足的场合。

上送风风道送风:

风管上送风工程造价高于风帽送风方式,安装及维护也较为复杂,对机房的层高也有较高的要求。在风帽上送风无法满足送风距离,空调房间又要求各处空调效果均匀的场所,一般推荐采用此种送风方式机型,风管和风机设计匹配合理时,送风距离可以达到近百米。为了让风管安装后房间仍有较为合适的高度,房间楼层净高一般要求≥4m。

风管上送风需要对风管系统结合机房情况具体设计。送风的风管可分为主风管和支风管,主风管一般从空调机组或静压箱直接引出,支风管引自主风管。机房内的风管系统宜采用低速送风系统,主风管送风风速可取8m/s左右,支风管送风风速可取6.5m/s左右,风管的宽和高的比尽量不要大于4。机房内的静压箱一般安装在空调上部,由空调送风口从下面送入静压箱,静压箱宽度大于2-3倍空调送风口尺寸。静压箱高度一般为1m左右。风管送风口的风速一般为5m/s左右。以上数据为根据规范精选的常用数据,有可能风管系统设计与此有差异。

上送风风道送风,送风经过风道送至机柜上部,并在通道上部往下送冷空气,风道安装百叶送风口或散流器。之前我们也提到了,布置送风方式,要考虑到机柜的进出风方式,有前进风,后部或顶部出风,也有机柜下部进风,顶部出风等,如果现场的机组为顶部出风,采用上送风风道送风很容易使得冷空气和机柜排出的热空气混合,导致送到机柜的空气温度过高,同时也浪费了能耗,所以,这种送风方式适用于后部出风的机柜。这种送风方式需要对风管进行设计,选定风管的整体布局。第一种风管布局最为简洁,设计中只需考虑好风管的变径即可,工程安装最简单,工程造价最低,但各送风口的管道阻力很难设计均匀,空调效果很难控制均匀,较为适合机房面积在60m2以下。形状较为规则的机房。

上送风风道送风:

第二种布局使用最为常见,性价比最高,风管的设计及安装也较为简单,工程造价一般都会比第一种高,其空调效果也别第一种好,设计时不仅需要考虑合理的风管变径,还要考虑好各支管的风量平衡,较为适合机房面积在200m2以下的机房,常见的机房一般推荐使用此种风管布局。

上送风风道送风:

第三种布局也使用得较为普遍,设计及安装极为复杂,工程造价最高,但各送风口的阻力平衡最好容易调控个送风区域的送风量,空调效果最佳非常适合机房面积在200m2以下,机房环境控制精度较高的重要场所。

这种上送风风道送风应用在博物馆、档案馆这些环境中非常合适,珍贵的文物资料、书籍也需要保存在一个恒温恒湿的环境中,而它们本身不散热,就不会有热风冷风混合造成能耗浪费的问题。

下送上回气流组织:

下送上回具有以下显著优点:

(1)有效利用冷源,减少能耗。

(2)机房内整齐、美观。

(3)便于设备扩容和移位。

采用地板下送风上回风,需要注意:

(1)保持活动地板下静压值。

(2)保证高价地板架空高度。

(3)送回风风道净化处理。

地板下送风方式是目前数据中心空调制冷送风方式的主要形式,在金融信息中心、企业数据中心、运营商IDC等数据中心中广泛使用。机房专用空调的冷风送到静电地板下方,形成一个很大的静压箱体,静压箱可减少送风系统动压、增加静压、稳定气流、减少气流振动等,使送风效果更理想。再通过带孔地板将冷空气送到服务器机架上。回风可通过机房内地板上空间或专用回风风道(天花板以上空间)回风。

下送上回具有以下显著优点:有效利用冷源,减少能耗。机房内整齐、美观。便于设备扩容和移位,活动地板下用作送风静压箱,当计算机设备进行增减或更新时,可方便的调动或新增地板送风口。采用地板下送风上回风,需要注意:保持活动地板下静压值,如果送风距离较长,送风方向上的压差较大,不利于地板下保持均匀的静压值,一般地板下送风的送风距离在18m左右。如果地板下方同时作为电缆走线空间,地板下走线拥堵,送风不畅导致空调耗能增加。

避免地板下送风阻塞问题发生,有两个方法:一是保障合理的地板高度,目前很多新建机房已经将地板高度由原来的300mm调整到400mm乃至600-1000mm,附之以合理的风量、风压配置,以及合理的地板下走线方式,可以保证良好的空调系统效率;二是采用地板下送风与走线架上走线方式。

地板下送风与走线架上走线方式,兼顾了地板高效制冷与送风、安静整洁、走线架易于电缆扩容与维护等两方面优点,是数据中心制冷中机房送风方式的最佳方式之一。还有控制活动地板下送风风速,一般不超过20m/s,另外送回风风道净化处理,地板下装饰材料宜选择不起尘不吸尘的材料。

地板下送风:

下送风方式,静电地板下送风。直接将室内送风机段置入静电地板下。

它的优势是从机组到地板的送风没有损失,这样送风距离可以更远,配合冷热通道封闭等技术,可满足高热流密度机房的制冷需要,单台机柜功率5~10kW可采用此送风方式。

置换送风:

置换送风系统温度分布规律与自然对流相接近,减少了冷热气流混合造成的冷量损失,又不需要高价地板。即可以获得较好的节能效果,又不增加投资费用,是一种比较好的送风方式。下图是用CFD软件模拟的不同送风方式下机房的温度分布情况,红色代表高温,蓝色代表低温。可以看到,上送风或是下送风都容易形成明显的冷热通道。而置换送风的温度分布就相对较均匀。不过,在使用的应用中,它也有一些限制。由于要模拟接近对流效果的气流组织,它的送风风速不宜过大,过大容易造成紊流,这就使得它的送风距离收到限制,所以,它通常用在面积较小的机房中。而且在机组前面不能有任何障碍物遮挡。这种送风方式最广泛的应用是在通信基站中。基站的面积一般在在20m2以下,非常适合采用置换送风。

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