通信機(jī)房空調(diào)上送風(fēng)風(fēng)口間距確定方法

韓利平，孫潔，顧正杰，楊遷

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司陜西分公司，西安 710077）

通信機(jī)房空調(diào)上送風(fēng)風(fēng)口間距確定方法

韓利平，孫潔，顧正杰，楊遷

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司陜西分公司，西安 710077）

本論文討論了風(fēng)管上送風(fēng)的風(fēng)口間距確定方法，使空調(diào)上送風(fēng)能夠覆蓋通信機(jī)柜進(jìn)風(fēng)口，實(shí)現(xiàn)更合理的送風(fēng)氣流。

通信核心機(jī)房；空調(diào)上送風(fēng)；風(fēng)口間距

隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，通信設(shè)備的集成化程度越來(lái)越高，單機(jī)柜功耗越來(lái)越大，機(jī)房功率密度（單位機(jī)房使用面積內(nèi)通信設(shè)備的用電負(fù)荷）也隨之增高。對(duì)不同型號(hào)的機(jī)柜，其通風(fēng)方式有所不同。為了增加機(jī)房中空調(diào)送風(fēng)均勻性，使機(jī)房中溫、濕度均勻，提高空調(diào)熱效率，目前常采用的空調(diào)送風(fēng)方式是風(fēng)管上送風(fēng)和防靜電地板下送風(fēng)。本文主要從空調(diào)上送風(fēng)方式入手，討論使空調(diào)上送風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)均勻，更好滿足通信設(shè)備降溫要求的空調(diào)送風(fēng)口間距的計(jì)算方法。

1 通信機(jī)房設(shè)備的基本情況

目前，通信機(jī)房分為數(shù)據(jù)機(jī)房，交換機(jī)房、業(yè)務(wù)支撐機(jī)房、傳輸機(jī)房等。雖然機(jī)房中機(jī)柜設(shè)備種類很多，但單機(jī)柜自身的通風(fēng)方式主要有前進(jìn)后出型、前進(jìn)上出型以及下進(jìn)上出型。不管采用哪種通風(fēng)方式，均需保證空調(diào)送風(fēng)能夠到達(dá)機(jī)柜進(jìn)風(fēng)口，使冷風(fēng)順利進(jìn)入機(jī)柜，冷風(fēng)帶走設(shè)備的散熱后迅速回到空調(diào)機(jī)，經(jīng)過(guò)處理后再被送出，形成高效的循環(huán)，這樣才能滿足通信機(jī)柜的降溫需求，從而有利于通信機(jī)房的良好運(yùn)行。

現(xiàn)在通信機(jī)房中常用機(jī)柜的進(jìn)風(fēng)方式主要有兩種：一種是進(jìn)風(fēng)口處于機(jī)柜下部，代表性機(jī)柜為新型NCR機(jī)柜；另外一種為全前門進(jìn)風(fēng)，代表性機(jī)柜有IBM的P595機(jī)柜以及老型NCR機(jī)柜等，P595機(jī)柜僅通過(guò)前門中間上下貫通的條縫風(fēng)口進(jìn)風(fēng)，老型NCR機(jī)柜通過(guò)開孔的全部前門進(jìn)風(fēng)。

2 通信機(jī)房空調(diào)上送風(fēng)形式

隨著通信機(jī)房的功率密度不斷增加，列設(shè)備的布置形式由原來(lái)的面對(duì)背改為現(xiàn)在的面對(duì)面、背對(duì)背，從而形成了冷、熱通道，這樣就減少了通道之間設(shè)備熱氣流的串聯(lián)，避免了設(shè)備內(nèi)部溫度升高，進(jìn)而降低了設(shè)備容易高溫告警的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于通信機(jī)房中的空調(diào)上送風(fēng)系統(tǒng)，一般是通過(guò)機(jī)房專用空調(diào)頂部的靜壓箱、主風(fēng)道、支風(fēng)道、風(fēng)口等送風(fēng)到設(shè)備列通道。針對(duì)不同的通信設(shè)備布置形式，采用相應(yīng)的風(fēng)管布置方式：對(duì)于冷熱混合通道，需要在每個(gè)列通道布置支風(fēng)管；對(duì)于純冷通道，僅在冷通道布置送風(fēng)支風(fēng)管，熱通道增加如誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)等回風(fēng)措施。而在老機(jī)房送風(fēng)系統(tǒng)改造工程中，還會(huì)采用精確上送風(fēng)形式，即將空調(diào)冷風(fēng)通過(guò)風(fēng)管送到每個(gè)通信機(jī)柜中。不管哪種形式送風(fēng)方式，均是為了滿足機(jī)房中溫、濕度控制要求。風(fēng)管上送風(fēng)系統(tǒng)具體見圖1～2。

圖1 風(fēng)管上送風(fēng)系統(tǒng)原理圖

圖2 精確上送風(fēng)系統(tǒng)示意圖

然而，機(jī)房專用空調(diào)精確上送風(fēng)形式需要改造通信機(jī)柜的前門，使其同空調(diào)送風(fēng)支管連接，并增加控制閥門和自動(dòng)控制系統(tǒng)等。雖然這種送風(fēng)形式實(shí)現(xiàn)了對(duì)通信機(jī)柜的精確送風(fēng)，但它需要占用機(jī)房空間，同時(shí)增加造價(jià)，且自動(dòng)控制系統(tǒng)也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，因此本文不考慮此種方式。

多數(shù)機(jī)房中采用的上送風(fēng)至列通道的空調(diào)送風(fēng)形式需要考慮列通道上方送風(fēng)口的布置距離，適當(dāng)?shù)娘L(fēng)口間距可以使空調(diào)送到列通道的冷風(fēng)覆蓋整個(gè)通信機(jī)柜的進(jìn)風(fēng)口，從而使機(jī)柜有效降溫，并且避免了額外增加空調(diào)系統(tǒng)投資。本文針對(duì)這種送風(fēng)形式下空調(diào)送風(fēng)口的間距進(jìn)行討論。

3 空調(diào)上送風(fēng)風(fēng)口間距確定方法

對(duì)于機(jī)房中上送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，良好的氣流組織應(yīng)當(dāng)能夠均勻地將冷風(fēng)送到每個(gè)通信機(jī)柜的進(jìn)風(fēng)口處，使機(jī)柜能夠完全地進(jìn)行熱量交換，同時(shí)，排出的熱風(fēng)能夠迅速回到空調(diào)機(jī)組被處理，形成換熱循環(huán)，從而保證通信機(jī)房的良好運(yùn)行。

機(jī)房專用空調(diào)均具有大風(fēng)量，小焓差的特點(diǎn)，受機(jī)房空間限制，向下送風(fēng)口的出口風(fēng)速較大，形成紊流射流。紊流的橫向脈動(dòng)造成射流與周圍介質(zhì)之間不斷發(fā)生質(zhì)量、動(dòng)量的交換，帶動(dòng)周圍介質(zhì)流動(dòng)，從而使射流的橫斷面積沿射流方向不斷增大。在風(fēng)口間距較大時(shí)，兩風(fēng)口之間的位置會(huì)形成冷氣難以到達(dá)的死角區(qū)。良好的氣流組織須保證一定的風(fēng)口間距，避免出現(xiàn)冷氣流死角，進(jìn)而消除通信機(jī)柜高溫告警。

當(dāng)送風(fēng)管送出的氣流到達(dá)機(jī)柜進(jìn)風(fēng)面時(shí)，若氣流斷面能夠完全覆蓋通信機(jī)柜的進(jìn)風(fēng)面，使之不處于空調(diào)送風(fēng)死角區(qū)，則認(rèn)為這種氣流組織較為合理。為得到合理的氣流組織，采用下述方法對(duì)送風(fēng)口最優(yōu)間距進(jìn)行計(jì)算。

送風(fēng)氣流到達(dá)機(jī)柜進(jìn)風(fēng)區(qū)域時(shí)，氣流寬度ds的計(jì)算公式為：

ds：送風(fēng)到達(dá)機(jī)柜進(jìn)風(fēng)區(qū)域時(shí)的氣流寬度（m）；

do：風(fēng)口直徑（m），對(duì)矩形風(fēng)口do=1.13×A×B，A和B分別為矩形送風(fēng)口的寬度和長(zhǎng)度，針對(duì)本文，A=350 mm，B=500 mm；

a：送風(fēng)口的紊流系數(shù)，活動(dòng)百葉風(fēng)口a=0.16；

s：送風(fēng)口至機(jī)柜工作區(qū)域上邊界的距離（m）。

如前文所述，目前機(jī)房中的機(jī)柜進(jìn)風(fēng)口主要有兩種：一種是NCR機(jī)柜的進(jìn)風(fēng)面，高度為60 cm；其他型號(hào)的進(jìn)風(fēng)面高度基本相同，為1.8 m。下面分別計(jì)算兩種進(jìn)風(fēng)面高度下，向下送風(fēng)口的最優(yōu)間距。

3.1 NCR機(jī)柜

NCR機(jī)柜的進(jìn)風(fēng)面開在機(jī)柜的下部，只要這部分區(qū)域完全處在射流覆蓋范圍內(nèi)，進(jìn)風(fēng)溫度就能滿足機(jī)柜的要求。

根據(jù)公式（1）可計(jì)算得到送風(fēng)到達(dá)機(jī)柜進(jìn)風(fēng)區(qū)域時(shí)的氣流寬度為2.2 m。由氣流寬度ds可計(jì)算得兩風(fēng)口間距為1.7 m時(shí)，送風(fēng)效果最好，風(fēng)口布置圖見圖3。

3.2 其他型號(hào)的機(jī)柜

圖3 NCR機(jī)柜風(fēng)口布置圖

對(duì)于前門全是進(jìn)風(fēng)面的機(jī)柜，要使進(jìn)風(fēng)溫度滿足機(jī)柜要求，同樣需要風(fēng)口射流能完全覆蓋機(jī)柜進(jìn)風(fēng)面。

根據(jù)公式（1）可計(jì)算得到送風(fēng)到達(dá)機(jī)柜進(jìn)風(fēng)區(qū)域時(shí)的氣流寬度為1.0 m。進(jìn)而可得風(fēng)管向下送風(fēng)口的布置間距為0.45 m時(shí)，送風(fēng)效果最好，如圖4所示。

圖4 其他型號(hào)機(jī)柜風(fēng)口布置圖

4 結(jié)論

根據(jù)上述分析結(jié)果，可以得到如下結(jié)論：

（1）當(dāng)通信機(jī)房中設(shè)備布置不分冷熱通道時(shí)，宜在每個(gè)列通道均加支風(fēng)管；當(dāng)通信機(jī)房中設(shè)備分冷、熱通道布置時(shí)，建議僅在冷通道加支風(fēng)管，熱通道安裝風(fēng)機(jī)，加速熱風(fēng)回到空調(diào)機(jī)。

（2）對(duì)于已有機(jī)房，如增加支風(fēng)管后仍然無(wú)法滿足機(jī)房降溫需求，而在空間、資金方面滿足精確送風(fēng)時(shí)，可以考慮采用精確上送風(fēng)。

（3）空調(diào)上送風(fēng)系統(tǒng)支風(fēng)管上風(fēng)口間距應(yīng)保證送風(fēng)射流覆蓋整個(gè)機(jī)柜進(jìn)風(fēng)口，當(dāng)送風(fēng)口為500×350 mm的矩形風(fēng)口時(shí)，機(jī)房中若為新型NCR機(jī)柜，建議風(fēng)管向下送風(fēng)口的間距為1.7 m；若為其他機(jī)柜，建議風(fēng)管向下送風(fēng)口的間距為0.45 m，此時(shí)可以得到合理的氣流組織。如果風(fēng)口尺寸或機(jī)柜進(jìn)風(fēng)口高度改變時(shí)，可以采用公式（1）進(jìn)行計(jì)算，保證冷氣流覆蓋機(jī)柜整個(gè)進(jìn)風(fēng)口。

（4）當(dāng)機(jī)房中設(shè)備布置不僅考慮了冷熱通道，且滿足風(fēng)管上送風(fēng)氣流覆蓋時(shí)，若送風(fēng)氣流仍然滿足不了機(jī)房降溫需要，則可以考慮采用封閉冷通道的方式。

[1] 石海軍,吳昊,劉寅. 機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)全年節(jié)能性運(yùn)行調(diào)節(jié)策略的研究[J]. 制冷空調(diào)與電力機(jī)械, 2005,26(5):49-51.

[2] 周航. 電信機(jī)房空調(diào)送風(fēng)方式的選擇和設(shè)計(jì)[J]. 制冷與空調(diào)，2009,23(3):69-71.

[3] 賴世能，侯福平等. 中國(guó)電信數(shù)據(jù)中心機(jī)房電源、空調(diào)環(huán)境設(shè)計(jì)規(guī)范(暫行)[S]. 2005.12.

Determination method of distance between air outlets for upper air supply in communication room

HAN Li-ping, SUN Jie, GU Zheng-jie, YANG Qian
(Shanxi Branch of China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Xi’an 710077, China)

This paper discusses the determination method of distance between air outlets for upper air supply with air duct in this paper, so that the air intake of cabinet is covered by supply air.

communication core room; upper air supply; distance between air outlets

TN915

A

1008-5599（2014）01-0054-03

2013-10-22