上海郵電設(shè)計咨詢研究院有限公司 汪慧琳

通信機房包括服務(wù)器、交換機、路由器、存儲等IT 設(shè)備，由于機房設(shè)備都是由高精密的電子元器件構(gòu)成，因而對機房溫濕度及潔凈度的要求很高。通信機房暖通空調(diào)布置應(yīng)基于機房設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)一年四季、24小時不間斷運行的特點，空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)以現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、模擬計算，遵守實用、安全、經(jīng)濟合理的原則，滿足制冷工藝流程、運行與管理方便提出針對性設(shè)計方案，并在設(shè)計中對其他設(shè)備、線路布置、使用沒有不良影響。機房暖通空調(diào)機組數(shù)量眾多，在設(shè)計時除了要將溫度、相對濕度等指標(biāo)控制在允許范圍內(nèi)，還應(yīng)滿足除塵與空氣凈化要求，避免灰塵長期積累而造成精密元器件散熱不良、絕緣性下降，從而影響機房設(shè)備正常運行?？煽闯?，加強暖通空調(diào)設(shè)計，合理配置空調(diào)系統(tǒng)是通信機房安全、可靠、經(jīng)濟運行的關(guān)鍵。

某汽車工業(yè)園需在3、4號樓各新建一間通信機房，項目配置清單由客戶自定，主要設(shè)備包括部分機房裝修、UPS 主機、UPS 電池、相關(guān)輸入和輸出配電柜、服務(wù)器機柜×5、網(wǎng)絡(luò)機柜×4，并為以上設(shè)備配置相關(guān)環(huán)控設(shè)備。其中通信機房暖通設(shè)計結(jié)合空調(diào)系統(tǒng)運行原理及通信機房特點，采用恒溫恒濕精密空調(diào)，以此確保電子計算機系統(tǒng)得到連續(xù)、穩(wěn)定、可靠運行，并排出機房內(nèi)設(shè)備及其它熱源所散發(fā)的熱量，維持機房內(nèi)恒溫恒濕狀態(tài)，并控制機房的空氣含塵量[1]。

1 設(shè)計原則及設(shè)計參數(shù)

由于通信機房熱負(fù)荷較大，IT 類設(shè)備發(fā)熱嚴(yán)重，高于辦公區(qū)域單位面積熱負(fù)荷；機房空調(diào)制冷能力強但設(shè)備自身不會有濕度變化產(chǎn)生、濕負(fù)荷相對較小，故需機房暖通空調(diào)對設(shè)備發(fā)生的熱量在單位時間內(nèi)快速消除；其次，在設(shè)計中應(yīng)注意焓差，空調(diào)蒸發(fā)溫度因相對較高，必須避免降溫的同時保證不必要的除濕；為了達到機房溫度、濕度均衡，機房空調(diào)采取大風(fēng)量設(shè)計，以此對調(diào)節(jié)機房溫度、濕度等指標(biāo)十分有利，使分布更加合理，解決局部熱量聚集的問題；此外在設(shè)計中還應(yīng)注重風(fēng)量與冷量之比，空調(diào)設(shè)備采用大風(fēng)量低焓差為原則，新風(fēng)設(shè)備配置中、高效過濾器以提高過濾空氣潔凈度，使機房氣流組織更加流暢。

針對本項目暖通空調(diào)機組設(shè)計要求，在設(shè)計中根據(jù)機房負(fù)荷及排布采取合理的單機冷量和備份臺數(shù)，秉承合理的經(jīng)濟投入目標(biāo)最大限度提高運行效率，節(jié)約運行成本。本項目室內(nèi)外設(shè)計參數(shù)如下：室外計算溫度（℃）：夏季空氣調(diào)節(jié)34.6、夏季空氣調(diào)節(jié)日平均31.3、冬季空氣調(diào)節(jié)～1.2；濕球溫度。夏季室外平均每年不保證50小時28.2℃；室外計算相對濕度。冬季空氣調(diào)節(jié)74%；室外風(fēng)速（m/s）。夏季3.4、冬季3.3；大氣壓力（hPa）。夏季1005.7、冬季10 26.4；室內(nèi)設(shè)計參數(shù)：通信機房。全年18～27℃，相對濕度≤60%，不得結(jié)露；電力電池室。全年18～28℃，相對濕度35%～75%，不得結(jié)露。

2 通信機房暖通空調(diào)設(shè)計要點

2.1 熱負(fù)荷分析

對通信機房進行熱負(fù)荷計算分析是確定空調(diào)機容量前提，并以此達到溫度、濕度、潔凈度、送風(fēng)速度指標(biāo)要求。該機房熱負(fù)荷主要來自機房內(nèi)部和外部產(chǎn)生的熱量。機房內(nèi)部熱量主要包括IT 設(shè)備發(fā)熱量、機房輔助設(shè)施、機房設(shè)備（電熱、蒸汽水溫及其它發(fā)熱體，這些發(fā)熱量顯熱大、潛熱?。?，如照明發(fā)熱（顯熱）、工作人員的發(fā)熱（顯熱小、潛熱大）、由水分蒸發(fā)、凝結(jié)產(chǎn)生的熱量（潛熱）。機房外部產(chǎn)生的熱量為包括墻壁、屋頂、隔斷和地面?zhèn)魅霗C房的傳導(dǎo)熱；陽光從玻璃照射入房的放射熱；門窗縫隙侵入因?qū)α鞫a(chǎn)生的熱量。目前通信機房和數(shù)據(jù)中心機房多為無人值守且對機房基本很少留窗，故人員和照明及窗戶傳導(dǎo)的熱量可忽略不計，通信機房內(nèi)的熱負(fù)荷是以顯熱負(fù)荷為主。

空調(diào)負(fù)荷主要來源有設(shè)備負(fù)荷（可占總負(fù)荷90%以上）、建筑負(fù)荷、人員負(fù)荷、照明負(fù)荷、新風(fēng)負(fù)荷。根據(jù)通信機房暖通空調(diào)設(shè)計相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對室內(nèi)、外參數(shù)進行確定后，對建筑圍護結(jié)構(gòu)傳熱負(fù)荷、人員發(fā)熱負(fù)荷、燈光發(fā)熱負(fù)荷、新風(fēng)負(fù)荷、通訊設(shè)備發(fā)熱負(fù)荷進行計算。以主設(shè)備標(biāo)稱功率對其散熱量進行計算，通常設(shè)備發(fā)熱量按照450～650W/平方米進行估算，本項目機房設(shè)備發(fā)熱量按所安裝主設(shè)備發(fā)熱功耗乘以相關(guān)的同時系數(shù)、需用系數(shù)進行計算。其中中央空調(diào)自用數(shù)據(jù)中心同時系數(shù)、需用系數(shù)為0.90、0.85，對外數(shù)據(jù)中心0.90、0.80；機房空調(diào)（末端）設(shè)備（不含備機）中央空調(diào)自用數(shù)據(jù)中心同時系數(shù)、需用系數(shù)為0.92、0.90，0.92、0.85。

2.2 送風(fēng)方式

機房專用空調(diào)機送風(fēng)形式多為上送下回式和上回下送式，下送風(fēng)冷氣會自然下沉、熱氣向上升騰，會有空氣對流形成，對空氣流動更為有利，促進熱源溫度降溫。若在單機柜功耗較高的情況下（通常4kW 以上），通過地板風(fēng)口或機架內(nèi)風(fēng)道僅靠機柜內(nèi)服務(wù)器自身風(fēng)機無法有效帶走熱量。此時需考慮其他手段，如封閉冷通道、吊頂熱通道回風(fēng)等。本項目由于為小型機房，單機功耗也不高，故綜合考慮經(jīng)濟性及備份難度，仍采用傳統(tǒng)精密空調(diào)。

無人值守機房氣流原則為“先冷設(shè)備、后冷環(huán)境”，制冷盡量靠近設(shè)備端，在確保設(shè)備不宕機的前提下，基于節(jié)能大環(huán)境通過提高回風(fēng)溫度來節(jié)約空調(diào)能耗，故列間空調(diào)、背板等都漸趨流行。對于本項目中的小型機房，也可選用列間空調(diào)作為備選參考。將列間空調(diào)機組放置于機柜列中間，由封閉冷通道送風(fēng)、熱通道自然回風(fēng)，并在設(shè)備列前后根據(jù)平均單機功耗保留1.0m 以上的間距。此模式不僅保證氣流順暢，使冷熱氣流短路問題得到解決，還使送風(fēng)距離變短、風(fēng)機能耗降低、機柜溫度保持均勻，降低局部熱點問題，促進空調(diào)系統(tǒng)制冷效率提高。

2.3 氣流組織優(yōu)化

通信機房暖通空調(diào)設(shè)計須考慮到機房潔凈度要求，機房要在密閉墻體圍護結(jié)構(gòu)清潔，持續(xù)正壓，避免臟污侵蝕，為提高機房內(nèi)空氣質(zhì)量，新風(fēng)應(yīng)具有兩級凈化過濾器，并在空調(diào)機中設(shè)置中效過濾器。本設(shè)計在新風(fēng)入口處設(shè)置了初、中效過濾器，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備采用定送風(fēng)量變送風(fēng)溫度方式。本項目的機房內(nèi)IT 設(shè)備與機架布置是采用背對背、面對面擺放的冷熱通道方式，從而使兩列機柜之間冷通道得以形成，當(dāng)冷空氣至設(shè)備后會有熱空氣形成，使熱通道中的熱空氣送至上方回風(fēng)口，進而回到空調(diào)系統(tǒng)，使整個機房氣流更加流動順暢，并促進精密空調(diào)利用率的提升[2～3]。

2.4 空調(diào)選型

本項目4F 主機房配置單機制冷量70kW 風(fēng)冷型機房精密空調(diào)，空調(diào)機分為室內(nèi)機和室外機兩部分。該型號空調(diào)在同等制冷量條件下占地面積最?。淮蟊砻娣e的蒸發(fā)器盤管使熱交換更快、更有效率，有利于蒸發(fā)器表面的空氣分配更加均衡，確保節(jié)能；同時6秒可產(chǎn)生純凈蒸汽的電極加濕系統(tǒng)濕度控制精確，可適應(yīng)各種水質(zhì)，清洗維護方便；并可拆卸后搬運，保證重新組裝與整機無差別，適合特殊場地搬運。此外本項目在2F 配線間使用1臺5匹商用吸頂式空調(diào)。

2.5 空調(diào)系統(tǒng)安全設(shè)計

本項目為新建機房，故應(yīng)以設(shè)備遠期規(guī)劃為依據(jù)，對空調(diào)室外機安裝區(qū)域進行合理預(yù)留，對空調(diào)維護進行充分考慮。為確?？照{(diào)系統(tǒng)安全運行，除應(yīng)進行良好備份、方便擴容、組織氣流合理設(shè)計、節(jié)能降耗外，須將配電安全放在首位。本項目在設(shè)計中有效抑制空調(diào)系統(tǒng)故障，提供全年不間斷供冷，以此避免對通信機房IT 設(shè)備運行造成影響。對此采取了空調(diào)系統(tǒng)冷源備用方式，制冷主機選型按照N+1冗余，機房設(shè)置配備精密空調(diào)2臺+1臺備用，以此在任何一臺空調(diào)發(fā)生故障時可由備用空調(diào)持續(xù)供冷運行，并可對每臺精密空調(diào)運行時間進行合理分配。機房末端空調(diào)系統(tǒng)采取交叉供電，可使空調(diào)故障時對機房斷電風(fēng)險率有效降低。

通信機房應(yīng)對房內(nèi)溫度、濕度進行嚴(yán)密監(jiān)測，可設(shè)置環(huán)境動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，從而在冷凝水和加濕水有泄露情況發(fā)生時、或有結(jié)露水產(chǎn)生時有警報響應(yīng)，方便人員排查處理。本項目機房空調(diào)機上下水管設(shè)置應(yīng)靠近機房四周，用磚砌成防水墻并加設(shè)地漏；上下水管送至空調(diào)機室，其另一端送至同層衛(wèi)生間內(nèi)。為對機房內(nèi)漏水問題進行有效預(yù)防，設(shè)計了漏水自動檢測報警系統(tǒng)，空調(diào)及新風(fēng)配電均與消防聯(lián)動，如房內(nèi)存在漏水現(xiàn)象可立刻自發(fā)報警并提醒相關(guān)人員進行及時處理，火災(zāi)時切斷電源。

綜上，通信機房內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在眾多精密電子元器件，須采取有效供配電系統(tǒng)與制冷空調(diào)系統(tǒng)等設(shè)施設(shè)備來支持信息設(shè)備運行，設(shè)備在日常運轉(zhuǎn)過程中需對電力系統(tǒng)安全、可靠性提供保證，將周邊環(huán)境與機房內(nèi)部環(huán)境溫度敏感度降至最低?，F(xiàn)階段，基于節(jié)能環(huán)保新理念的提出，需在平衡通信機房復(fù)雜環(huán)境或更新改造多需求的前提下，對通信機房暖通設(shè)計須匯集多方面創(chuàng)新技術(shù)，改善與優(yōu)化氣流組織，消除局部熱點、節(jié)約空調(diào)運行能耗。此外，由于通信機房暖通空調(diào)機組數(shù)量眾多，須采取科學(xué)、專業(yè)的管維措施，實行遠程監(jiān)控，以此達到機組節(jié)能運行目標(biāo)。