机房制冷系统设计和机房空调选型方案

机房的冷却系统都需要符合可扩展性和适应性、标准化、简单化、智能化、可管理化等五种要求。当前*为紧迫的核心问题是机房适应变化能力较差。机房冷却系统必须对不断变化的要求有更强的适应能力，对不断增长和无法预测的功率密度制定规划，同时要设计出适应能力强并易于改进的冷却系统。

1.选用高效机房专用精密空调

机房空调机组根据冷源及冷却方式一般可分为风冷、水冷、双冷源机组等，对于机房热负荷较小或采用地板送风方式受建筑条件限制的中、小型机房，可考虑采用管道上送风方式，并使送风口尽量接近机架；对于热密度高的大、中型机房，优先采用水冷式空调制冷机。北方地区采用水冷冷水机组的机房，冬季可利用室外冷却塔作为冷源，通过热交换器对空调冷冻水进行降温。

冷量应与机房设备的额定发热量建立函数关系，一般采用机房的总冷量等于机房UPS额定可用容量的1.3-1.5倍作为经验数值。这需了解其配置的压缩机规格，并联空调机组运行的相互影响程度，当以冷量计算粗选各厂家相近的空调设备时，必须对其送风量进行复核，处理焓差应按≤2.5Kcal/Kg干空气左右选用。尽管很多空调产品显冷量比例很高，但实际工作温度下显冷量下降多；即使空调输出冷量足够，但机房热岛效应严重，选用模块化组合机组。通过主从控制，主机将多台模块所采集的温、湿度参数取其平均值，实现步调一致的效果。

我们在布局空调时，机组送风的距离不宜过大，专用空调*佳送风距离为15-16米。空调室内机安装高度应高于机房面100-200mm，以减少相邻空调机组间扰流影响，减轻备机停机时气流倒灌，避免引起气流短路。还须减少送风路径、降低架空地板下送风风速，以保证送风口的出风速度，由于风冷直接膨胀式机房精密空调的冷却极限约为4KW/㎡，当机房环境的热负荷超过5KW/㎡时，如用传统方式的机房专用空调来解决，会有局部热点存在，必然需要精密空调增加为高热密度负荷提供良好的微环境调节能力，这势必要在空调机组系统控制和气流组织设计上进行革新；而不仅仅是简单的增加机房精密空调的装机容量。

空气分配系统配置

机房空调配套系统迫切需要建立起能反映机柜内温度、机柜排风侧垂直温差及反映能节能、提高空调制冷效率以消除机房平面温差。

室内送风机风量和风压能适时调节。应能根据热源大小不同来调节分配出风口的冷气量。地板送风口数量应保障每个服务器机架均能有足够的冷却风量，送风口位置宜设在服务器机架进风处。地板送风口风速宜在1.5-3.0m/s间。对柜底地板出风方式，应保证机房内每个出风口的基本出风量都能达到15m3/min以上。对于过道地板出风方式，当机柜采用面对面、背靠背排列时，应保证过道内每600mm长度上输出的基本出风量达到50m3/min以上；机柜采用统一朝向排列时，应保证过道内每600mm长度上输出的基本出风量达到25m3/min以上。若使用高负荷机柜，则出风量也应相应加大。

根据机房室内状态点及热湿负荷，可由湿空气焓湿图确定送风状态点。进而得出空调机组供冷量、再热量、加湿量及送风量。按相关规定，送风温差宜控制在6-10℃。

大型数据中心机房空调适合长边侧进风，不宜短边侧进风。下送风走向与机架走道同向,不宜与架间走道垂直。

建立冷热通道围栏系统。为进一步阻隔冷热空间的混和，可利用隔热能力强、熔点高的隔板，一方面密封热通道的两边出口，另一方面包围冷通道的整体范围，使冷空气与热空气隔绝，以便更好地调节机架内的空气温度。

当机柜内设备的发热功率密度明显过大，无法通过机房大环境中冷热气流自然对流方式解决时，为加快机柜内热气的排走速度，可选择在底部和后部加装强迫散热装置的机柜，如安装轴向水平的强排风扇。

机房的规划设计方案

对机房进行分类明确功率密度。根据机房设备安放与耗电密度，将机房分为高负荷机房、中负荷机房及低负荷机房三种，其单位面积和单机柜耗电指标、单机柜设备配置数量限值见表1。

对于新建机房，可以考虑外墙的朝向，将机房设计在建筑的东侧或北侧，在相对一侧留有走廊等通道。机房内尽量不设计窗口，选用密封性能好和自动关闭式的防火门。

大型数据中心不宜正方形，而应为长条形，面积宜为500至800㎡。

我们在布置数据中心设备区域，应根据设备种类、系统成组特性、设备的发热量、机柜设备布置密度、设备与机柜冷却方式等，合理考虑机房区域、机柜列组、机柜内部三个层面的精密空调设备制冷的气流组织。当机柜内或机架上的设备为前进风、后出风方式冷却时，机柜或机架的布置宜采用面对面、背对背方式。热通道间距应大于冷通道间距，以有利于热通道散热。一般采用地板下送风上部回风的气流组织方式，其送风通道和回风通道均可在需要的位置开设风口。采用架空地板作为送风静压箱，架空地板的高度应根据负荷密度、机房面积综合确定。

3、合理布置机柜机架，提高设备散热效率机柜气流和机柜设计改进冷却效果的关键因素。机柜对于防止设备排出的热气短路循环至关重要。对于水平方向进出风方式，气流组织设计应尽量将冷气送到所有数据设备的前方位置。采用标准机柜和盲板可以大幅减少气流短路比例，能消除机架正面的垂直温度梯度，并确保冷空气在机架上下配送均匀。下送风机房机柜前后门的设计应符合*佳制冷效率的要求，有2种方式可选择：

前门完全密闭，不做通风孔；后门通风网孔大小为Ф5，后门通风率30-40％，这种方式，由机柜底部调节的开口，在机柜内设备正面送冷风，由后门和机柜顶部散热；冷风通道完全在机柜下方。

前后门底部起1/2密闭，不做通风孔，机柜上部1/2为通风散热部分，通风网孔大小为Ф5，通风率30-40％，这种方式主要出风口在机柜的底部，同时可以在机柜列间通道开辅助送风口，在机柜内设备正面送冷风，由后门和机柜顶部散热。冷风通道在机柜下方和机柜列间通道。机柜内数据设备与机柜前、后面板的间距宽度应不小于150mm。机柜层板应有利于通风，为避免阻挡空气流通，层板深度应不大于600mm。多台发热量大的数据设备不宜叠放在同一层板上，*下层层板距离机柜底部应不小于200mm。把热负荷*大的设备安装在机柜中部位置，以便获得*大的配风风量。机柜底部采用活动抽屉板，随设备多少，改动冷气入口大小。机柜底部后半部堵住，阻止冷空气从底部向后面流去。

数据中心单机架的功率大幅提升。据统计，现在*新的刀片式服务器机架功率高达15KW，台式服务器机架功率为1.5KW，模块式服务器机架功率为5KW。高耗电必然产生高发热，这使得局部发热变得很厉害，温度梯度变化大，通风降温处理复杂。空调短时间的停机或制冷量不足，机房温度会迅速升高，造成服务器报警甚至停机。

机房空调系统制冷量或送风量设计过小、机房大环境气流组织不合理、机柜内部小环境气流组织不合理、机柜发热量过大、机柜排列过于密集等问题是导致局部过热的主因，解决这些问题，应从机房的规划设计、制冷系统设计和设备选型、应用维护等三个方面着手予以分析，并给出高密系统的解决办法，随着机房机房系统的不断升级，给用户带来更多机房制冷节能新方案。

机房制冷设备种类：风冷机房空调、水冷机房空调、冷冻水机房空调、双冷源机房空调、分体式机房空调、一体式机房空调、行间机房空调、变频机房空调等。