劉 荔 趙 宇 劉亞姣 張瀚月

電子信息機房空調(diào)通風(fēng)消防設(shè)計

劉 荔 趙 宇 劉亞姣 張瀚月

（軍事科學(xué)院國防工程研究院 武漢 430015）

結(jié)合工程設(shè)計實例，介紹了電子信息機房的工作環(huán)境要求，探討了該機房精密空調(diào)設(shè)計、通風(fēng)氣流組織、屏蔽通風(fēng)波導(dǎo)窗設(shè)置、機房防漏水設(shè)計、機房滅火后排氣氣流組織等問題，對電子信息機房精密空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計具有一定的指導(dǎo)借鑒意義。

高顯熱比；恒溫恒濕；氣流組織；中效過濾；事故排風(fēng)；漏水報警

0 引言

圖1 主機房平面圖

計算機技術(shù)應(yīng)用的廣泛性和信息量爆炸式的增加，使得機房設(shè)備容量成千上萬倍的增長，許多企業(yè)部門為此建設(shè)了大量的、重要的電子信息處理設(shè)備[1-3]。近年來，部隊工程設(shè)置自用數(shù)據(jù)機房也越來越普及，為這些設(shè)備提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的運行環(huán)境，創(chuàng)建更有利于機房的正常使用環(huán)境，空調(diào)和通風(fēng)是一個重要環(huán)節(jié)[4-7]。下面以一個面積400 m2的工程實例談?wù)勲娮有畔C房的空調(diào)通風(fēng)設(shè)計，如圖1所示。

1 電子信息機房空調(diào)設(shè)備選型及布置

1.1 冷負(fù)荷特點

電子信息機房的冷負(fù)荷由維護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷、機房計算機系統(tǒng)設(shè)備冷負(fù)荷、機房照明燈具冷負(fù)荷、機房新風(fēng)冷負(fù)荷和機房工作人員冷負(fù)荷組成。經(jīng)負(fù)荷計算，結(jié)果如下：

（1）維護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷23kW；

（2）機房計算機系統(tǒng)設(shè)備冷負(fù)荷：

（90×3.5+8×18）×0.9×0.7=289kW；

（服務(wù)器機柜90個，網(wǎng)絡(luò)機柜8個，設(shè)備最大散熱為設(shè)備電功率的90%，峰值率70%）

（3）機房照明燈具冷負(fù)荷5.8kW；

（4）機房新風(fēng)采用獨立新風(fēng)機處理，冷負(fù)荷不計；

（5）機房設(shè)備間工作人員出入比較少，冷負(fù)荷不計。

由以上計算結(jié)果可以得出機房冷負(fù)荷有如下特點：（1）高顯熱：冷負(fù)荷主要來自于機房計算機設(shè)備的散熱量。（2）低濕負(fù)荷：機房內(nèi)幾乎沒有濕負(fù)荷源，只有機房工作人員、外界空氣帶入的濕負(fù)荷。（3）冬季時，機房也需要消除多余熱量，空調(diào)設(shè)備仍需制冷運行。

1.2 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

依據(jù)《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范》（GB 50174-2008）[8]，確定機房室內(nèi)設(shè)計參數(shù)如表1所示。

表1 機房室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

1.3 設(shè)備選型

機房內(nèi)電子元件的發(fā)熱和敏感度要求室內(nèi)溫度、濕度、空氣流動和空氣潔凈度維持在嚴(yán)格的范圍內(nèi)。電信機房空調(diào)需要每天24小時不停運轉(zhuǎn)，需要實現(xiàn)在無人看管的情況下運行，這就要求機房空調(diào)必須具備長期穩(wěn)定的性能，較高的制冷效率；具備可靠的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能，可遠(yuǎn)程監(jiān)視機組運行狀況，便于機房空調(diào)的管理。精密空調(diào)是專為保障機房計算機使用的精密電子設(shè)備而設(shè)計制造的。其特點是：

（1）高顯熱比：顯熱比為0.85～1.00（舒適性空調(diào)顯熱比為0.60～0.70），可處理機房設(shè)備釋放的大量顯熱，比舒適性空調(diào)節(jié)省20～30%的能耗。

（2）智能化控制：可對機房內(nèi)溫、濕度等各種參數(shù)進(jìn)行控制，具有遠(yuǎn)端通訊接口，可連接樓宇BMS系統(tǒng)。

（3）配有加濕器、具有恒溫、恒濕控制功能。

（4）配有空氣過濾器，可保證機房的空氣潔凈。

精密空調(diào)具有以下優(yōu)點：

（1）高可靠性：所有動力和傳動部件，包括高效渦旋式壓縮機和風(fēng)機，都配有免維護(hù)軸承，系統(tǒng)按照365×24h連續(xù)工作的要求而設(shè)計制造，可滿足最長的運行時間及最少的維修費用要求。

（2）支持多種送風(fēng)方式：頂回、地板下送風(fēng)；前回、底回、后回、頂部風(fēng)帽送風(fēng)；前回、底回、后回、頂部風(fēng)道送風(fēng)等，配合用戶機房不同的室內(nèi)環(huán)境條件。

本工程選用機房精密空調(diào)7臺，N+1備份方式，通過空調(diào)智能群組控制器，實現(xiàn)7臺空調(diào)輪流工作。

1.4 氣流組織及設(shè)備布置

本設(shè)計機房精密空調(diào)采用下送上回方式，機房內(nèi)設(shè)備采用“面對面、背靠背”的布置方式，在設(shè)備與設(shè)備之間形成冷熱通道，在兩排機柜的正面布置冷風(fēng)出口，形成一個冷空氣區(qū)“冷通道”，冷空氣流經(jīng)設(shè)備后形成的熱空氣，排放到兩排機組背面中的熱通道回到空調(diào)，使整個機房氣流，能量流合理，避免熱干擾，提高了機房精密空調(diào)的利用率，進(jìn)一步提高制冷效果。

改進(jìn)機柜內(nèi)部的空氣流，在機柜內(nèi)無設(shè)備的空位正面配置盲板隔離空機柜空間，使其空氣流穿過設(shè)備通道，集中冷氣流改善高密度熱點。機房氣流組織如圖2所示。

空調(diào)室內(nèi)送風(fēng)速度≤3.5m/s，室內(nèi)風(fēng)速≤0.25m/s。

圖2 機房氣流組織

2 電子信息機房新風(fēng)系統(tǒng)

2.1 新風(fēng)量設(shè)計規(guī)范要求

空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量應(yīng)取下列二項中的最大項：

（1）按工作人員計算，每人40m3/h

（2）維持室內(nèi)正壓所需風(fēng)量

主機房宜維持正壓，主機房與其他房間、走廊間的壓差不宜小于5Pa，與室外靜壓差不宜小于10Pa。

主機房內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)機組宜設(shè)初、中效兩級過濾器。新風(fēng)系統(tǒng)或全空氣系統(tǒng)應(yīng)設(shè)初、中效兩級過濾器，也可設(shè)置亞高效過濾器，末級過濾裝置宜設(shè)在正壓端。

設(shè)有新風(fēng)系統(tǒng)的主機房，在保證室內(nèi)外一定壓差的情況下，送排風(fēng)應(yīng)保持平衡。

2.2 新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計說明

新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計范圍為主機房、配電室，根據(jù)以上規(guī)范要求和機房的實際情況，本工程采用了獨立新風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)備選用新風(fēng)凈化機，自帶初效、中效空氣過濾器，防止新風(fēng)系統(tǒng)帶入的粉塵在機房內(nèi)產(chǎn)生靜電作用，滿足機房新風(fēng)潔凈度要求。同時，在機房設(shè)備區(qū)安裝余壓閥，精確控制室內(nèi)正壓（6～9Pa）和換氣要求。

主機房為電磁屏蔽場所，進(jìn)入主機房的新風(fēng)口、余壓閥口需加裝屏蔽通風(fēng)波導(dǎo)窗。該裝置截止波導(dǎo)與通風(fēng)口結(jié)合為一體，既允許空氣流通，又能夠衰減一定頻率范圍內(nèi)的電磁波。通風(fēng)波導(dǎo)窗安裝示意如圖3、4所示。

圖3 主機房泄壓口安裝示意圖

圖4 主機房新風(fēng)口安裝示意圖

2.3 余壓閥設(shè)置

余壓閥與有潔凈要求的環(huán)境配套使用。使用余壓閥，能控制室內(nèi)壓力，使得多余的空氣順利排出，維持室內(nèi)與室外的正壓差。

將余壓閥安裝在墻體上，當(dāng)室內(nèi)壓力超過設(shè)定壓力時，余壓閥自動打開排氣，同時防止室外不潔空氣倒流至室內(nèi)。余壓閥重錘位置可以根據(jù)環(huán)境所需風(fēng)量、壓差進(jìn)行調(diào)節(jié)。

機房安裝的余壓閥配置電動防火閥，在正常情況下做排風(fēng)、精確控制室內(nèi)正壓作用，在氣體滅火時余壓閥配合電動防火閥兼消防泄壓口。

3 電子信息機房精密空調(diào)給排水系統(tǒng)

3.1 精密空調(diào)給排水設(shè)計

精密空調(diào)冷媒管沿地板下敷設(shè)接至室外機；加濕水管地板下敷設(shè)接進(jìn)水管；冷凝水管千分之八坡度接至室外散水。電信機房內(nèi)嚴(yán)禁出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，為了防止系統(tǒng)漏水對機房產(chǎn)生的破壞，精密空調(diào)四周設(shè)有擋水圍堰，并在機房地板下安裝漏水控制器，漏水繩圍繞機房精密空調(diào)敷設(shè)[9]，如圖5所示。

圖5 空調(diào)圍水堰布置

3.2 精密空調(diào)凈化水設(shè)備

為保證機房精密空調(diào)加濕用水達(dá)到要求，在精密空調(diào)加濕水主管上采用一套水處理裝置供精密空調(diào)加濕系統(tǒng)使用，凈水裝置采用強磁水處理管道維護(hù)器。水處理裝置能有效防止硬水在設(shè)備和管道上結(jié)水垢，維護(hù)設(shè)備正常運行；能有效增強空調(diào)加濕設(shè)備及管道的抗腐蝕能力，提高設(shè)備及管道的使用壽命。經(jīng)過處理的水，具有較高的滲透壓。

技術(shù)性能指標(biāo)：水質(zhì)硬度（以CaCO3計）：小于1000mg/L。

磁場強度：大于10000Gs。

4 電子信息機房消防排風(fēng)系統(tǒng)

機房區(qū)采用氣體滅火，需設(shè)置獨立的事故排風(fēng)系統(tǒng)[10,11]。排風(fēng)系統(tǒng)用于氣體滅火后，排出室內(nèi)廢氣。排風(fēng)機的通風(fēng)量按4～6次/h計算，由于氣體滅火的介質(zhì)比空氣略重，滅火后殘留氣體都聚集在地面，為有效排出機房廢氣，在機房的地板下設(shè)排風(fēng)口，便于排出殘留滅火氣體[12]。

根據(jù)機房內(nèi)氣體消防系統(tǒng)的要求和機房場地的情況，在機房內(nèi)設(shè)置兩套事故排煙系統(tǒng)，負(fù)責(zé)主機房、配電室氣體滅火的排風(fēng)。通過排風(fēng)管和地板風(fēng)口將機房內(nèi)廢氣排至室外，同時保持機房內(nèi)裝飾效果美觀。排氣風(fēng)管上設(shè)電動密閉閥，平時關(guān)閉，氣體滅火后電動打開密閉閥和排氣風(fēng)機，排出滅火廢氣。打開密閉閥和排氣風(fēng)機的開關(guān)按鈕安裝于所保護(hù)消防區(qū)域外。滅火后排氣氣流如圖6所示。

圖6 滅火后排氣氣流組織

5 結(jié)論

本文通過結(jié)合工程設(shè)計實例，介紹了電子信息機房的工作環(huán)境要求，探討了該機房精密空調(diào)設(shè)計、通風(fēng)氣流組織、屏蔽通風(fēng)波導(dǎo)窗設(shè)置、機房防漏水設(shè)計、機房滅火后排氣氣流組織等問題，得到如下結(jié)論：

（1）電信機房內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷主要為機柜設(shè)備發(fā)熱量，計算空調(diào)負(fù)荷時應(yīng)向業(yè)主詳細(xì)了解機柜的數(shù)量和耗功率，以準(zhǔn)確計算空調(diào)負(fù)荷，選擇合適的空調(diào)設(shè)備，避免設(shè)備選型偏大或偏小。

（2）機房空調(diào)系統(tǒng)送、回風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)機房內(nèi)機柜擺放時的冷、熱通道進(jìn)行布置，以使氣流組織最佳，提高制冷效率。

（3）送入機房的新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)過中效過濾器過濾后再送入機房，進(jìn)入機房的風(fēng)口需加裝屏蔽通風(fēng)波導(dǎo)窗，衰減電磁波。

（4）機房應(yīng)設(shè)有氣體滅火后排風(fēng)系統(tǒng)和機房防漏水措施。

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Air Conditioning, Ventilation and Fire Protection Design for the Electronic Information Computer Room

Liu Li Zhao Yu Liu Yajiao Zhang Hanyue

( National Defense Engineering Institute, Academy of Military Sciences, Wuhan, 430015 )

Combined with engineering design examples, the working environment requirements of the electronic information computer room were introduced. And several problems in the engineering were discussed in detail, such as precision air conditioning design, ventilation airflow organization, setting of shielded ventilated waveguide window, waterproof design of computer room, exhaust air flow organization after fire extinguishment in computer room and so on.

High sensible heat ratio; constant temperature and humidity; airflow organization; medium efficiency filtration; accident exhaust; water leakage alarm

1671-6612（2021）03-440-04

TU83

A

劉 荔（1976-），女，本科，高級工程師，E-mail：17776313@qq.com

趙 宇（1988-），男，本科，工程師，E-mail：zyjack13@163.com

2020-10-10