導(dǎo)語：計算機機房空調(diào)系統(tǒng)氣流優(yōu)化設(shè)計分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：針對電子計算機機房空調(diào)系統(tǒng)氣流組織能力較弱，從而無法為設(shè)備的連續(xù)性運行提供安全環(huán)境的問題，提出了電子計算機機房空調(diào)系統(tǒng)氣流組織的優(yōu)化設(shè)計。首先，根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的尺寸和風(fēng)量參數(shù)，建立機房空調(diào)系統(tǒng)模型；然后，模擬機房氣流組織環(huán)境，預(yù)處理空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)速條件；最后，計算電子計算機機房負荷，選擇匹配的風(fēng)機，保證空調(diào)循環(huán)水在較短時間內(nèi)的冷卻循環(huán)。實驗證明，此種氣流組織優(yōu)化方法的出風(fēng)速度不均勻系數(shù)、進風(fēng)溫度不均勻系數(shù)等指標(biāo)均小于傳統(tǒng)氣流組織方法，送風(fēng)的均勻性更好，能夠有效地提高機房內(nèi)的散熱效果。

關(guān)鍵詞：電子計算機機房；空調(diào)系統(tǒng)；氣流組織；冷卻循環(huán)

現(xiàn)階段，我國電子計算機機房的空調(diào)系統(tǒng)普遍存在一定的缺陷。一方面是空調(diào)系統(tǒng)的空氣質(zhì)量較差，部分機房空調(diào)系統(tǒng)的空氣潔凈度達不到我國的標(biāo)準規(guī)范；另一方面是機房空調(diào)系統(tǒng)的氣流組織狀況較差，送風(fēng)的效果與預(yù)期效果不符，降低了電子計算機機房空調(diào)系統(tǒng)的運行效率[1-2]。在經(jīng)濟建設(shè)事業(yè)快速發(fā)展的趨勢下，各個企業(yè)和事業(yè)單位逐漸建立了電子計算機機房。電子計算機機房空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)建筑的空調(diào)系統(tǒng)存在一定的差異，傳統(tǒng)建筑的空調(diào)系統(tǒng)消耗功率較低，氣流組織循環(huán)的效果較好，具有較高的安全性與可靠性；而電子計算機機房空調(diào)系統(tǒng)為了保證計算機設(shè)備能夠穩(wěn)定地運行，需要及時將設(shè)備產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去，為計算機設(shè)備提供恒溫恒濕的運行環(huán)境[3-4]。電子計算機設(shè)備的發(fā)熱量較大，產(chǎn)生的能耗較多，對于設(shè)備運行環(huán)境的潔凈度要求較高；而傳統(tǒng)的計算機機房空調(diào)系統(tǒng)的氣流組織能力較弱，不能保證機房空氣的濕度，組織送風(fēng)與回風(fēng)溫度差距較大，不利于電子計算機設(shè)備的連續(xù)運行[5]。綜上所述，本文提出了電子計算機機房空調(diào)系統(tǒng)氣流組織優(yōu)化設(shè)計，通過本文的設(shè)計，改善傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)氣流組織存在的不足，為計算機設(shè)備的運行提供安全和可靠的環(huán)境條件。

1建立電子計算機機房空調(diào)系統(tǒng)模型

本文設(shè)計的電子計算機機房空調(diào)系統(tǒng)氣流組織優(yōu)化方法，首先使用Gambit設(shè)計軟件，對電子計算機機房建立模型。通常情況下，電子計算機機房采用側(cè)面送風(fēng)、上面回風(fēng)的氣流組織方式，空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的部分裝置安裝在吊頂內(nèi)部，例如風(fēng)盤和新風(fēng)系統(tǒng)等[6-7]。本文建立的空調(diào)系統(tǒng)模型，設(shè)置風(fēng)機盤管送風(fēng)口尺寸為850mm*150mm，對應(yīng)的回風(fēng)口尺寸設(shè)置為450mm*150mm。保證空調(diào)系統(tǒng)的運行安全，將系統(tǒng)的額定送風(fēng)量設(shè)置為725m3/h，當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)運行狀態(tài)出現(xiàn)變動時，根據(jù)實際情況及時調(diào)整額定送風(fēng)量大小。根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機盤管的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)新風(fēng)口尺寸為125mm*125mm，相應(yīng)的新風(fēng)量為105m3/h。大多數(shù)的電子計算機機房層高為3.85m，因此，設(shè)置模型中的底部標(biāo)高為2.75m。通過構(gòu)建的模型，獲得電子計算機機房的參數(shù)要求，如表1所示。表1為本文設(shè)計的電子計算機機房參數(shù)要求，嚴格按照上面設(shè)置的尺寸和風(fēng)量參數(shù)建立計算機機房空調(diào)系統(tǒng)模型，保證氣流組織優(yōu)化方法結(jié)果的精度。

2預(yù)處理風(fēng)速條件

上述電子計算機機房空調(diào)系統(tǒng)模型建立完畢后，根據(jù)模型中設(shè)置的風(fēng)口尺寸以及風(fēng)量，通過一定的計算方式計算出風(fēng)速，并對風(fēng)速條件進行預(yù)處理。電子計算機設(shè)備運行過程中，每次釋放的熱量較大，對空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)速運轉(zhuǎn)的要求較高[8-9]。本文采用離散方程來計算計算機機房空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)速參數(shù)。將上面建立的空調(diào)系統(tǒng)模型進行劃分，劃分為不同大小的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，采用梯級處理方法，將模型中的部分位置進行加密處理，保證模型中的網(wǎng)格最小尺寸不小于15.55mm，最大尺寸不超過228.55mm，嚴格控制每個網(wǎng)格的質(zhì)量，提高風(fēng)速計算的效率與結(jié)果準確度[10]。（1）其中，ρ表示空氣擴散系數(shù)；表示在方向的氣體流速分量；表示在方向的氣體流速分量；表示在方向的氣體流速分量，單位統(tǒng)一設(shè)置為m/s。基于上述的空氣流動連續(xù)性方程，獲取電子計算機機房內(nèi)微空氣元素在單位時間內(nèi)的質(zhì)量增量。將室內(nèi)的屋頂和所有墻壁均視為絕熱邊界，送風(fēng)口的邊界條件是將送風(fēng)口設(shè)置為速度入口邊界，回風(fēng)口的邊界條件是將回風(fēng)口設(shè)置為自由回風(fēng)邊界。模擬計算機機房的氣流組織環(huán)境，設(shè)置水平氣流的速度矢量，方便獲取截面氣流的速度矢量。當(dāng)氣流從空調(diào)系統(tǒng)的吊頂風(fēng)盤吹出時，受到后氣流的影響，氣流向下進行流動。當(dāng)空氣氣流水平流經(jīng)電子計算機設(shè)備，氣流不斷上升進入回風(fēng)口。設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)的通風(fēng)形式為下端送風(fēng)上端回風(fēng)，將設(shè)備產(chǎn)生的熱量排除室外。提高電子計算機機房的吊頂高度，增加至548mm，采用分布式風(fēng)口，設(shè)置出風(fēng)口覆蓋面積與原始覆蓋面積相同，將機房內(nèi)的多個出風(fēng)口進行合并，合并為1個大型出風(fēng)口，位于電子計算機設(shè)備的正中央，送風(fēng)方式設(shè)置為垂直送風(fēng)，減少吹風(fēng)對電子設(shè)備造成的損害。拆分回風(fēng)口，將原始的2個回風(fēng)口根據(jù)位置特征進行拆解劃分，拆成4個結(jié)構(gòu)回風(fēng)速度與性能相同的小回風(fēng)口，分別布設(shè)在計算機的總機附近，提高機房內(nèi)的回風(fēng)速度與氣流組織效果。

3電子計算機機房負荷計算

電子計算機機房的負荷一般包括墻體、窗戶、電子設(shè)備和人等，其中電子計算機設(shè)備以及服務(wù)器運行所產(chǎn)生的負荷稱為顯熱冷負荷。機房負荷具有一定的特點，以發(fā)熱量大為主要特點，所以機房需要24小時制冷，保證電子設(shè)備與服務(wù)器運行環(huán)境的安全。采用一定的計算方式，計算出機房的空調(diào)負荷，結(jié)果如表2所示。表2為本文計算的電子計算機機房空調(diào)負荷，根據(jù)負荷結(jié)果設(shè)計空調(diào)機組的安裝方式。現(xiàn)階段，計算機機房空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)方式包括風(fēng)冷蒸發(fā)式空調(diào)機組、水冷蒸發(fā)式空調(diào)機組以及冷凍水型空調(diào)機組3種。根據(jù)機房空調(diào)方式的不同，采用的空調(diào)機組也不同。本文設(shè)計的氣流組織優(yōu)化方法，采用冷凝器對空氣循環(huán)水進行冷卻，安裝冷卻塔裝置，布置循環(huán)式冷卻水管，保證循環(huán)水能夠在較短時間內(nèi)完成冷卻循環(huán)。根據(jù)電子計算機機房的實際分布狀況，設(shè)置機柜的布置方式，通常情況下采用背對背方式布置，主要目的在于方便機房內(nèi)形成冷熱通道分離的模式。機房內(nèi)的熱空氣通過空調(diào)系統(tǒng)的頂部進入，經(jīng)過冷卻循環(huán)后，進入送風(fēng)靜壓箱，通過系統(tǒng)內(nèi)的穿孔地板循環(huán)進入機房。在送風(fēng)過程中，嚴格控制末端送風(fēng)的溫差，保證循環(huán)送風(fēng)的風(fēng)量。將空調(diào)系統(tǒng)的孔板風(fēng)口尺寸調(diào)整為550mm*550mm，促進風(fēng)量的穩(wěn)定流通。調(diào)節(jié)主機房的溫度與相對濕度，保證主機房與機房外的壓力差大于5.65Pa，促使空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)量達到最優(yōu)的效果。電子計算機機房風(fēng)量的計算公式如下：（2）公式（2）中，表示機房空調(diào)系統(tǒng)運行的風(fēng)量；表示電子計算機機房的面積；表示電子計算機機房的實際有效高度；表示電子計算機機房空調(diào)系統(tǒng)的換氣次數(shù)（通常情況下取值為2.5次/ｈ）。根據(jù)計算得出的風(fēng)量參數(shù)選擇與空調(diào)系統(tǒng)匹配的風(fēng)機，通過風(fēng)機的過濾作用，保證空氣中的塵粒數(shù)達到空氣潔凈標(biāo)準，最終循環(huán)進入電子計算機機房。

4實驗分析

4.1實驗準備

為了驗證本文設(shè)計的電子計算機機房空調(diào)系統(tǒng)氣流組織優(yōu)化方法的有效性，綜合考慮機房內(nèi)的環(huán)境因素，進行了如下實驗分析。首先選定實驗的目的和指標(biāo)，本次實驗的目的是測試電子計算機機房空調(diào)系統(tǒng)氣流組織的送風(fēng)均勻性是否良好，是否能夠有效地提高機房內(nèi)部空氣的散熱效果、保證機房的制冷性能與空氣的流通。實驗的指標(biāo)設(shè)定為空氣流動速度與溫度的不均勻系數(shù)，對不均勻系數(shù)進行測試判定，指標(biāo)越小，表明送風(fēng)均勻性越好，則證實本文設(shè)計的空調(diào)系統(tǒng)氣流組織優(yōu)化方法合理有效。首先，以空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)布局、孔隙率、架空高度為主要因素，采用順序標(biāo)記的方式分別標(biāo)記為X、Y、Z；然后，結(jié)合正交實驗的方式，選取不同的水平，標(biāo)記為水平1、水平2、水平3等，構(gòu)建本次實驗的因素水平表以及實驗方案，如表3所示。表3為本次實驗構(gòu)建的因素水平表和實驗方案，根據(jù)實驗方案的不同，計算出空調(diào)系統(tǒng)的出風(fēng)速度不均勻系數(shù)、進風(fēng)溫度不均勻系數(shù)等指標(biāo)。

4.2結(jié)果分析

設(shè)置本文提出的電子計算機機房空調(diào)系統(tǒng)氣流組織優(yōu)化方法為實驗組，傳統(tǒng)的RNM空調(diào)系統(tǒng)氣流組織方法為對照組，對比兩種氣流組織方法的各項不均勻系數(shù)指標(biāo)，指標(biāo)數(shù)值越小，表明空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)效果越好，如表4所示。通過表4的指標(biāo)對比結(jié)果可知，本文設(shè)計的空調(diào)系統(tǒng)氣流組織優(yōu)化方法，在各項不均勻系數(shù)指標(biāo)方面的數(shù)值均小于傳統(tǒng)的氣流組織方法，證明本文設(shè)計的氣流組織方法的送風(fēng)效果更好，能夠有效地提高電子計算機機房空調(diào)系統(tǒng)運行的效率，為計算機設(shè)備的運行提供安全穩(wěn)定的環(huán)境。

5結(jié)論

綜上所述，由于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)氣流組織方法的氣流組織能力較弱，不能保證機房空氣的濕度、溫度等條件，不利于電子計算機設(shè)備的連續(xù)性運行，因此，本文提出了電子計算機機房空調(diào)系統(tǒng)氣流組織優(yōu)化設(shè)計。通過建立模型的方式，模擬電子計算機機房的空調(diào)系統(tǒng)，并進行相應(yīng)的氣流組織方法設(shè)計。實驗證明，本文提出的氣流組織優(yōu)化方法，各項不均勻系數(shù)指標(biāo)均小于傳統(tǒng)的氣流組織方法，氣流組織能力較強，對保障電子計算機設(shè)備的連續(xù)性運行具有重要作用。但是本文的研究還存在不足之處，如：老機房協(xié)調(diào)用戶調(diào)整服務(wù)器的擺放方向有一定難度，尤其單個機房內(nèi)存在較多規(guī)模較小的不同用戶時，容易互相推諉；單個機房內(nèi)用戶規(guī)模較大，甚至租用整個機房的用戶，因改造后可大大改善服務(wù)器的運行環(huán)境，更容易獲得用戶的積極配合。

作者：農(nóng)毅杰 單位：國家稅務(wù)總局大新縣稅務(wù)局