關(guān)于通信機(jī)房氣流組織優(yōu)化的探討

張立浩

（中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，南京 210000）

1 氣流組織方式

根據(jù)冷風(fēng)、熱風(fēng)在整個(gè)機(jī)房?jī)?nèi)的循環(huán)方式，可將氣流組織分為以下四種形式：房間級(jí)氣流組織形式、靜壓倉(cāng)氣流組織形式、機(jī)架氣流組織形式。下面分別介紹這幾種氣流組織形式：

1.1 房間級(jí)氣流組織

在機(jī)房的氣流組織中精密空調(diào)的送風(fēng)方式起著決定性的作用。精密空調(diào)的送、回風(fēng)方式不同，其整個(gè)機(jī)房的氣流組織形式是截然不同的。

1.2 靜壓箱氣流組織

通信機(jī)房的靜壓倉(cāng)是為了保證有足夠的送風(fēng)壓力而設(shè)計(jì)出的一個(gè)壓力容器，它是精密空調(diào)送出的冷風(fēng)所經(jīng)過(guò)的第一道氣流路徑，它的壓力以及精密空調(diào)的送風(fēng)速度都是不可忽略的。對(duì)于下送風(fēng)，地板下為靜壓箱，所需要的是靜壓，只有保持靜壓箱中有足夠的靜壓且靜壓的分布趨于相對(duì)均勻，才能保證每個(gè)機(jī)架的氣流量。

1.3 機(jī)架級(jí)氣流組織

機(jī)架是數(shù)據(jù)中心為IT設(shè)備提供可靠的物理運(yùn)行微環(huán)境場(chǎng)所，機(jī)架氣流組織形式顯得非常關(guān)鍵，它是精密空調(diào)送出的冷風(fēng)給IT設(shè)備所經(jīng)歷的最后一道氣流路徑。

2 通信機(jī)房現(xiàn)狀

本文主要對(duì)房間級(jí)氣流組織方式進(jìn)行探討，根據(jù)機(jī)房平面、空調(diào)、機(jī)柜功耗布置現(xiàn)狀，采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的分析方法，模擬機(jī)房布置與設(shè)備參數(shù)設(shè)定對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)溫度場(chǎng)、風(fēng)速場(chǎng)的影響，分析局部熱點(diǎn)產(chǎn)生的原因，提供優(yōu)化建議。

某運(yùn)營(yíng)商通信機(jī)房面積為：24.12m×16.97m=409.32m2，機(jī)房頂高4.35m，結(jié)構(gòu)梁高3.76m，機(jī)房采用風(fēng)管精確送風(fēng)與風(fēng)帽上送風(fēng)相結(jié)合的氣流組織方式，不設(shè)置冷熱通道，冷風(fēng)從送風(fēng)風(fēng)管或風(fēng)帽送出，與機(jī)房?jī)?nèi)熱空氣混合后進(jìn)入空調(diào)主機(jī)前側(cè)下送風(fēng)口從而完成一個(gè)氣流循環(huán)，機(jī)房共設(shè)置11臺(tái)機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)。

3 仿真模擬分析

機(jī)房的發(fā)熱源為IT機(jī)柜，機(jī)柜發(fā)熱量直接取決于設(shè)備功耗，下圖為根據(jù)機(jī)柜功耗模擬的機(jī)房溫度場(chǎng)。CFD模擬按0.1米網(wǎng)格設(shè)定，設(shè)定迭代次數(shù)2000次，實(shí)際迭代924次完成。經(jīng)模擬，1米高度處的風(fēng)速場(chǎng)、溫度場(chǎng)如下所示：

由上圖可見(jiàn)整體風(fēng)速流場(chǎng)較為均勻，大部分區(qū)域風(fēng)速處于1.26～5.00m/s之間，局部風(fēng)速超過(guò)10m/s（8號(hào)空調(diào)初始送風(fēng)風(fēng)速為16.9m/s）。但是由于機(jī)柜和機(jī)房承重柱的布置，局部區(qū)域存在渦流，對(duì)空氣的流通產(chǎn)生一定的影響，可能產(chǎn)生局部散熱不暢的情況。

風(fēng)速場(chǎng)矢量圖（1米高度、頂視角）

此外由本圖可見(jiàn)西側(cè)第2、3列機(jī)柜周邊溫度場(chǎng)溫度較高，局部達(dá)到29～34攝氏度。從機(jī)柜功耗角度分析，西側(cè)第2、3列機(jī)柜的單機(jī)柜功耗約為4.5KW和6.8KW，發(fā)熱量較大。從暖通角度分析，由于部分風(fēng)口的實(shí)測(cè)風(fēng)量較低，對(duì)機(jī)柜的散熱能力較弱，形成了局部的熱量聚集區(qū)。

4 結(jié)束語(yǔ)

4.1 通過(guò)對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行CFD模擬分析，可以得到如下結(jié)論

a）本機(jī)房整體風(fēng)速場(chǎng)較為均勻，但部分設(shè)備與柱之間存在渦流，對(duì)局部散熱效果存在一定的影響；

b）部分上送風(fēng)口風(fēng)速較小或無(wú)風(fēng)，導(dǎo)致列間送風(fēng)量偏小，兩側(cè)機(jī)柜得不到足夠的冷量；同時(shí)由于上送風(fēng)與集中回風(fēng)之間未形成隔離，出現(xiàn)了一些氣流短路現(xiàn)象，局部溫度達(dá)到29～34攝氏度；

c）參考西側(cè)2、3列機(jī)柜的單機(jī)柜功耗與溫度場(chǎng)情況可見(jiàn)，現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)對(duì)高功耗的機(jī)柜散熱效果不佳，存在一定的優(yōu)化空間。待其他機(jī)柜滿配后，散熱的負(fù)擔(dān)將更加沉重。

4.2 根據(jù)CFD仿真模擬結(jié)果提出的建議如下

a）建議對(duì)送風(fēng)口無(wú)風(fēng)、少風(fēng)的情況進(jìn)行檢修，看是否是空調(diào)設(shè)備無(wú)法提供額定風(fēng)量或是管路漏損的原因；

b）建議采用下送上回的方式對(duì)對(duì)送風(fēng)方式進(jìn)行優(yōu)化，減少氣流短路和渦流帶來(lái)的影響。

c）西南側(cè)的實(shí)測(cè)溫度大于模擬溫度，考慮到空調(diào)送風(fēng)溫度參數(shù)是設(shè)計(jì)溫度17度而非實(shí)測(cè)溫度、機(jī)柜功耗不高等因素，建議核實(shí)是否是送風(fēng)溫度設(shè)定較高的原因。