通信工程论文：山西移动生产基地机房专用空调送风方式选择

通信工程论文：山西移动生产基地机房专用空调送风方式选择【摘要】本文从原理、效率、投资及运行费用等方面对这上送风和下送风两种送风方式进行分析对比,从而

为山西移动通信生产基地机房专用空调送风方式选择提供依据。

【关键词】机房专用空调;上送风;下送风;风流组织

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【Keywords】Egineroom'sSpecial-purposeAirconditioning;Updliveringwinds;Downdeliveringwinds;WindsblowOrganization

1.引言

近几年来,山西移动枢纽BOSS机房、软交换机房和IDC机房存在耗电量过大及机房文帝严重超标现象,出现了因空调制冷量不足、气流组织部合理而导致机房温度降不下来,机房局部温度过高,严重威胁机房设备运行安全的问题。要想提高空调系统的利用效率,根据机房发热的特点科学合理地配置气流组织十分关键。

2.通信设备散热特点和要求

2.1通信设备室由大量发热元器件组成,运行时这些元器件就是机房散热源,由于其发热量大,机房内热密度远大于一般民用和办公环境,为使其工作在核实的温、湿度范围之内,机房的空调必须持续、稳定地降温运行,在寒冷的冬季依然需要制冷。

2.2为使通信设备的元器件工作在相近的温度范围内,确保元器件性能的一致,进入设备的空气和从设备排除的空气的温度差应越小越好,但为了有效地排除设备中的热量,又要求有较大的送风量,因此要求机房内的空调系统送、回风温差小,且送风量大。

2.3把机房的温、湿度控制在规定的范围内是元器件、设备及有关材料的要求,因此要求机房内的空调系统问、湿度必须严格控制在规定的范围内。

2.4通信设备散热的热量都是以显热的形式出现的,室内显热比在90%以上,在空调工作过程中通信机房内任何情况下均不得出现结露状态。因此,要求机房空调制冷系统必须具有高显热比特性,而且送风温度要高,保证进端设备上不出现结露。(显热比:指显热占总热量的百分比)。

3.机房上下送风方式空调系统分析比较

3.1下上送风的基本原理:

通俗地说,下送风方式是对机柜小环境进行制冷,上送风就是对机房大环境制冷。从总的气流组织来说,下送风方式是下送风、上回风,气流组织比较顺畅,制冷效率比较高;而上送风方式是上送风、侧上回风,气流组织比较混乱,制冷效率比较低,因此两者在工作效率方面会有一定的差距,要实现同样的环境温度条件,上送风方式比下送风方式需要更多的冷量。

3.2上、下送风方式空调系统效能比较。

从工程建设的角度来看,上送风空调与下送风空调的主要差异在于空调设备、风管/架空地板和机柜三部分。通常,对于恒温、恒湿精密空调而言(机房不适于安装普通舒适型空调),制冷量与出风量基上呈一定比例(冷风比普通在2~3kacl、m3)。所以一旦制冷量确定了,出风量也基本确定了。从各地调研的结果来看,不同的送风方式、机柜结构与摆放、风管风道等因素均会影响空调系统的制冷效率。为了保证机房温度控制在合格水平,同样一个机房如果采用不同送风方式,其空调设备投入量与运行量也是不同的。

3.3在机柜摆放方面。

如果采用上送风方式,机房由于存在环境散热问题和安全管理问题,则需要适当加大列柜之间的间距,调研结果表明,上送风机房机柜平均摆放密度通常是下送风机房机柜平均摆放密度80%~90%。

3.4在空调气流利用效率方面。

由于上送风方式会造成大量冷气没有实现对数据设备的制冷作用,而是直接经由过道空间和机房顶上面的空间返回到空调里去了,因此呈现冷气流“短路”现象。也就是说,若要将列间过道热空气冷却到28摄氏度以下,还得进一步加大空调制冷量和出风量。可见,要使同样发热量的数据设备达到至合格环境温度,上送风需要更多的制冷量。根据对多处机房调研比较结果来看,上送风利用效率约为下送风利用效率的80%左右。

从上述两点可以看出,如果需要摆放相同数量的机柜和安装相同数量的设备,考虑到上送风机房机柜摆放密度仅为下送风机房机柜摆放密度的80%~90%和上送风机房空调系统能效比仅为下送风机房的80%,我们不难计算出下送风方式需要的制冷量只需上送风方式制冷量的65%~70%。考察目前机房空调设计的一般做法也可以发现,投入同等制冷量的空调设备,在机房各项指标(面积、设备量及用电量)类似的情况下,下送风方式的机房比上送风机式的机房环境温度要低2%%~3%%,设备机柜内的温度差异还会更大一些。

在气流循环方面,送风管道方式及活动地板方式可有效进行气流组织,保证沿机柜架方向出风速度及温度相对一致,而且,活动地板送风方式配合合理结构的机柜更可保证下部空间放置的机架有足够的气流通过,热排风(密度小)自然上升形成空气循环,符合气体热动力学原理。

3.5风管/地板风道方面。

上送风方式需要安装大型送风管和静压箱,才能输送高风速的冷气到列柜过道末端;而下送风方式只需要架设阻燃静电地板,利用地板下层空间输送冷气到机柜中。上送风机房的风管比下送风机房的架空地板(例如采用一般水泥预制件)造价要高很多。

3.6机柜结构方面。

上送风机房内的机柜采用开放式机架时对设备冷却大有帮助,但需要在过道里安装铁丝网隔笼以保证客户安全管理;而采用柜式机柜时必须采用通风面积比例高、网孔比较大的柜门,这样才能减少柜门对过道冷气的阻滞。下送风机房需要使用密封柜门的机柜,如果机柜发热量大,则还需要在机柜顶上开启风扇以加强散热效果。

3.7空调系统运营电费方面。

由于上送风方式空调设备制冷量、风量和风压都比下送风方式大,因此上送风机房空调系统的压缩机和风机耗电都比下送风机房的大。

4.山西移动通信生产基地空调送风方式及安装建议

解决机房温度过高问题途径有三种,一是加大空调系统的容量,二是提高空调系统的利用效率,三是设备的合理摆放。要想提高空调系统的得用效率,根据机房发热的特点科学合理地配置气流组织十分关键。

综上所述,下送风上走线方式是最经济合理的送风方式,但也要应地制宜。

4.1由于新建局房层高均在4500mm,综合考虑机房利用率、建设投资、送风效果等多方面,在高功耗机房(如BOSS、软交换、数据等机房)应用的条件下,采用下送风-上走线方式,功耗小的机房(如传输、动力机房)可采用上送风-上走线方式,对于电力室等湿度要求不高的机房,还可采用式普通柜式空调或吸项式空调。4.2上走线-下送风方式(设置活动地板,机房上空设置信号线、电源结走线架,空调设备采用活地板下送的方式):机房内设置活动地板报一般300~400mm高,仅为空调机送风用;信号线、电源线敷设在机房上空的双层走线架上。空调设备安装在通信机房或专用空调室内,配置地板下送风型专用空调机,在空调机底部设置型钢支架并安装导流板,将空调机送风方向从垂直向下改为水平向前,将经空调机处理后的冷空气送至活动地板下,通过机架下部的通风口送入机架内部,对通信设备直接进行降温,并利用机架列间的地板出风口对周围的空气进行降温。地板下送风属于有组织送风,通过活动地板形成的静压箱,在机架下部的通风口及需要的部位设置风口,可有效进行气流分配,送风距离一般可达到15~20米。

4.3设备安装要保证机柜内部各设备的散热进风口、出风口方向一致下送风的方式需要机柜按面对面、背对背排列,形成冷热走廊。由于是下送风,产生的负压带着热走廊的热空气往上方走,热空气不会被吸入机架前方。房间上部布置回风管将热风带走,使气流组织更加合理。

4.4按照机房设备的电功率密度大小,将各类专业机房分类,确定通信设备的列间距宽度,再依据其发热量均匀分布,发热量大的设备尽可能分散安装。

A类机房:200~400W/m2设备的列净间距大于1.2m

B类机房:400-600W/m2设备的列净间距1.5~2m

C类机房:600W/m2以上设备的列净间距大于2m

4.5大功率设备应靠近空调摆放,设备排放应与风管、气流方向平行,不得阻碍气流的循环。

4.6空调采用N+1方式配置,N≦5。

4.7机房空调配置应以“制冷量优先”原则。尽量选用70~80KW的机房专用空调,在满足总需求制冷量的基础上,按机房级别冗余配置,以节省空调安装位置。

4.8双系统总制冷量不宜小于50KW,每个系统的制冷量不小于整机总制冷量的60%:双制冷系统应能互相独立,一个制冷系统上的管件损坏不能影响另一个制冷系统的正常运行。

4.9架空地板上的空间专用于空调送风,严禁走管线(消防线缆除外),减少送风阻力和满足有关规定要求。

4.10架空地板陆风率不得大于5%。架空地板应选择优质产品,以免长期使用后变形漏风和影响设备运作。在安装过程中,地板与墙面交界处,活动地板需精确切割,切割边需封胶处理后安装,避免风道漏风。

4.11可根据机房热负荷情况,在不同位置设置可调节出风风量的地板。

4.12对机房内设备安装、走线架、风管等进行一次性统一设计,各专业不得随意更改。

5.采用下送风-上走线的效果

5.1可有效地解决内冷热不均匀局部温度过高,空调冷负荷不足的难题。

5.2采用下送风方式可提高机房面积的使用率,节省土建投资。

5.3设备安装全部采用面对背方式,冷热通道分开,可有效地改善机房气流组织,减少设备内部温度过高告警,可延长设备的使用寿命。

5.4下送风方式需要的制冷量只需上送风制冷量的65%~70%。所以