通信機房空調上送風風口間距確定方法

韓利平，孫潔，顧正杰，楊遷

（中國移動通信集團設計院有限公司陜西分公司，西安 710077）

通信機房空調上送風風口間距確定方法

韓利平，孫潔，顧正杰，楊遷

（中國移動通信集團設計院有限公司陜西分公司，西安 710077）

本論文討論了風管上送風的風口間距確定方法，使空調上送風能夠覆蓋通信機柜進風口，實現更合理的送風氣流。

通信核心機房；空調上送風；風口間距

隨著通信技術的快速發展，通信設備的集成化程度越來越高，單機柜功耗越來越大，機房功率密度（單位機房使用面積內通信設備的用電負荷）也隨之增高。對不同型號的機柜，其通風方式有所不同。為了增加機房中空調送風均勻性，使機房中溫、濕度均勻，提高空調熱效率，目前常采用的空調送風方式是風管上送風和防靜電地板下送風。本文主要從空調上送風方式入手，討論使空調上送風系統送風均勻，更好滿足通信設備降溫要求的空調送風口間距的計算方法。

1 通信機房設備的基本情況

目前，通信機房分為數據機房，交換機房、業務支撐機房、傳輸機房等。雖然機房中機柜設備種類很多，但單機柜自身的通風方式主要有前進后出型、前進上出型以及下進上出型。不管采用哪種通風方式，均需保證空調送風能夠到達機柜進風口，使冷風順利進入機柜，冷風帶走設備的散熱后迅速回到空調機，經過處理后再被送出，形成高效的循環，這樣才能滿足通信機柜的降溫需求，從而有利于通信機房的良好運行。

現在通信機房中常用機柜的進風方式主要有兩種：一種是進風口處于機柜下部，代表性機柜為新型NCR機柜；另外一種為全前門進風，代表性機柜有IBM的P595機柜以及老型NCR機柜等，P595機柜僅通過前門中間上下貫通的條縫風口進風，老型NCR機柜通過開孔的全部前門進風。

2 通信機房空調上送風形式

隨著通信機房的功率密度不斷增加，列設備的布置形式由原來的面對背改為現在的面對面、背對背，從而形成了冷、熱通道，這樣就減少了通道之間設備熱氣流的串聯，避免了設備內部溫度升高，進而降低了設備容易高溫告警的風險。

對于通信機房中的空調上送風系統，一般是通過機房專用空調頂部的靜壓箱、主風道、支風道、風口等送風到設備列通道。針對不同的通信設備布置形式，采用相應的風管布置方式：對于冷熱混合通道，需要在每個列通道布置支風管；對于純冷通道，僅在冷通道布置送風支風管，熱通道增加如誘導風機、軸流風機等回風措施。而在老機房送風系統改造工程中，還會采用精確上送風形式，即將空調冷風通過風管送到每個通信機柜中。不管哪種形式送風方式，均是為了滿足機房中溫、濕度控制要求。風管上送風系統具體見圖1～2。

圖1 風管上送風系統原理圖

圖2 精確上送風系統示意圖

然而，機房專用空調精確上送風形式需要改造通信機柜的前門，使其同空調送風支管連接，并增加控制閥門和自動控制系統等。雖然這種送風形式實現了對通信機柜的精確送風，但它需要占用機房空間，同時增加造價，且自動控制系統也增加了系統的復雜性，因此本文不考慮此種方式。

多數機房中采用的上送風至列通道的空調送風形式需要考慮列通道上方送風口的布置距離，適當的風口間距可以使空調送到列通道的冷風覆蓋整個通信機柜的進風口，從而使機柜有效降溫，并且避免了額外增加空調系統投資。本文針對這種送風形式下空調送風口的間距進行討論。

3 空調上送風風口間距確定方法

對于機房中上送風空調系統，良好的氣流組織應當能夠均勻地將冷風送到每個通信機柜的進風口處，使機柜能夠完全地進行熱量交換，同時，排出的熱風能夠迅速回到空調機組被處理，形成換熱循環，從而保證通信機房的良好運行。

機房專用空調均具有大風量，小焓差的特點，受機房空間限制，向下送風口的出口風速較大，形成紊流射流。紊流的橫向脈動造成射流與周圍介質之間不斷發生質量、動量的交換，帶動周圍介質流動，從而使射流的橫斷面積沿射流方向不斷增大。在風口間距較大時，兩風口之間的位置會形成冷氣難以到達的死角區。良好的氣流組織須保證一定的風口間距，避免出現冷氣流死角，進而消除通信機柜高溫告警。

當送風管送出的氣流到達機柜進風面時，若氣流斷面能夠完全覆蓋通信機柜的進風面，使之不處于空調送風死角區，則認為這種氣流組織較為合理。為得到合理的氣流組織，采用下述方法對送風口最優間距進行計算。

送風氣流到達機柜進風區域時，氣流寬度ds的計算公式為：

ds：送風到達機柜進風區域時的氣流寬度（m）；

do：風口直徑（m），對矩形風口do=1.13×A×B，A和B分別為矩形送風口的寬度和長度，針對本文，A=350 mm，B=500 mm；

a：送風口的紊流系數，活動百葉風口a=0.16；

s：送風口至機柜工作區域上邊界的距離（m）。

如前文所述，目前機房中的機柜進風口主要有兩種：一種是NCR機柜的進風面，高度為60 cm；其他型號的進風面高度基本相同，為1.8 m。下面分別計算兩種進風面高度下，向下送風口的最優間距。

3.1 NCR機柜

NCR機柜的進風面開在機柜的下部，只要這部分區域完全處在射流覆蓋范圍內，進風溫度就能滿足機柜的要求。

根據公式（1）可計算得到送風到達機柜進風區域時的氣流寬度為2.2 m。由氣流寬度ds可計算得兩風口間距為1.7 m時，送風效果最好，風口布置圖見圖3。

3.2 其他型號的機柜

圖3 NCR機柜風口布置圖

對于前門全是進風面的機柜，要使進風溫度滿足機柜要求，同樣需要風口射流能完全覆蓋機柜進風面。

根據公式（1）可計算得到送風到達機柜進風區域時的氣流寬度為1.0 m。進而可得風管向下送風口的布置間距為0.45 m時，送風效果最好，如圖4所示。

圖4 其他型號機柜風口布置圖

4 結論

根據上述分析結果，可以得到如下結論：

（1）當通信機房中設備布置不分冷熱通道時，宜在每個列通道均加支風管；當通信機房中設備分冷、熱通道布置時，建議僅在冷通道加支風管，熱通道安裝風機，加速熱風回到空調機。

（2）對于已有機房，如增加支風管后仍然無法滿足機房降溫需求，而在空間、資金方面滿足精確送風時，可以考慮采用精確上送風。

（3）空調上送風系統支風管上風口間距應保證送風射流覆蓋整個機柜進風口，當送風口為500×350 mm的矩形風口時，機房中若為新型NCR機柜，建議風管向下送風口的間距為1.7 m；若為其他機柜，建議風管向下送風口的間距為0.45 m，此時可以得到合理的氣流組織。如果風口尺寸或機柜進風口高度改變時，可以采用公式（1）進行計算，保證冷氣流覆蓋機柜整個進風口。

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

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[3] 賴世能，侯福平等. 中國電信數據中心機房電源、空調環境設計規范(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