精确送风方式引发机房空调高效节能革命

随着通信互联网数据业务的迅猛增长，IDC机房不断扩充设备，不同区域机柜的功率密度变得及不均衡，一些功率密度高的区域，大量热损耗引起局部升温，在机房内形成热点。而传统机房空调绝大部分采取风管送风或风帽送风方式，对所有机柜均衡制冷，导致功率密度大的热点制冷不够，功率密度小的低温区冷风浪费，如果实时监测不好这些过热点，则可能丢失运行数据、设备宕机、业务中断。精确送风方式的特点在于实现了定点、定量输送冷气，确保了设备的安全运行，大大减少了冷气的浪费。精确送风先冷设备，后冷环境的方式，在一定程度上颠覆了传统机房环境温度的概念，改变了传统机房环境温度的形成机制，它不但提高了机房设备散热降温效果，提高了空调的效率，还为自然冷源节能，机房空调应急处理，创造了有利条件，故精确送风方式引发机了机房空调的高效节能革命。

1精确送风技术介绍

精确送风就是将空调送出的制冷风量，通过可控制的风道送到通讯设备的机架，最大程度地利用空调送出的冷量和风量，与通讯设备的发热量进行交换，有效避免通讯设备出现高温或局部过热现象的发生，以降低空调无效部分的制冷功率，达到降耗节能的效果。现阶段精确送风主要有如下几个类型：

1.1前送风是针对上送风通信机房供冷效率低的问题，采用管道上送风方式，通过安装送风管，将空调冷风直接输送至每个机柜，而机房其他空间则不需要进行制冷，从而提高冷气利用率达到更好的制冷效果。同时通过调节风道阀门，可以根据每个机柜的制冷量需求实现变风量送风。

1.2后回风技术原理与前送风方式非常类似，即采用在每个机柜背面安装热风回收器（拆除原有背门）方式，将各机柜设备排出的热风通过新增分支风管直接导向机房空调的回风口，避免热风在机房内与空调送出的冷风发生冷热混合，实现冷热气流的有效隔离，提高了机房空调制冷效率。

1.3如果机柜是面对面安装的，可将面对面列密封成冷风隔离池，形成冷池。冷池安装送风管至冷池顶部（或利用原有机房列送风管送风至冷池），将冷热风隔离。只需冷量充满冷通道，不需对整个机房制冷，节省空调能耗。

1.4如果机柜是背靠背安装的，可将背靠背列密封成热风回收隔离池，形成热池。在热池安装风机和回风管，将热风直接回送至机房空调。该技术使得冷热风隔离，冷量充满整个机房，优点是冷容量大，空调故障时机房温升速度相对较慢。

以上4种技术可以单独应用，也可以组合应用，通过合理的组合应用能达到更好的节能效果。

2精确送风中空调制冷量和送风量计算模型

根据以往精确送风项目的实施经验，本文提出了预估精确送风所需空调制冷量和送风量的计算模型。

假设有一个机房共有Z列机柜按首尾相接方式排列，每列X个机柜，每个机柜中设备的总功耗是YW。现拟对这Z列机柜采用前送风和后回风的方式实施精确送风。前送风由两台空调通过共用风管送冷，实现空调的双机备份。两台空调制冷量相同，送风量相同，平时工作时同时开启两台机组，互为热备份，当某台机组出现故障时由另一台机组供冷，防止机柜迅速过热发生宕机事故。后回风由每条热风回收风管配置1台风机实现，直接将热风回收至空调间。

根据公式V=Q/(1000×1.29×（回风温度-送风温度））可以计算机柜所需的送风量。

式中，V：送风量（m3/s）；Q：设备发热量（W）；回风/送风温差一般取10-15℃。

实际实施中，设备发热量可按Q=P=UI计算（即机架的实际电压与电流之积）。

本文中为简化模型，假设每个机柜设备总功耗为Y（W）。

根据上述公式计算出机房内所有机架的：

发热量为：Q=XYZ

所需送风量为：V=XYZ/(1000×1.29×（回风温度-送风温度））故实施精确送风所需空调的制冷量至少为Q=XYZ，需要的送风量至少为V=XYZ/(1000×1.29×（回风温度-送风温度））。考虑工程实施时空调通过风管送冷会有一定损失，需要对上述公式进行相应的修正。根据在工程中的实际经验，空调送冷量损失约为20%，风量损失约30%左右，即0.8*Q=XYZ，0.7*V=XYZ/(1000×1.29×（回风温度-送风温度））。因此空调的制冷量至少应为：

Q=1.25*XYZ

送风量至少应满足：

V=1.43*XYZ/(1000×1.29×（回风温度-送风温度））

实际工程实施时可参考上述计算模型预估所需空调设备的制冷量和送风量。

3实施精确送风需规避的风险

精确送风技术在解决机房冷热空气混合、级联加热、机房局部过热等问题方面具有一定的成效。但是，该技术同时也会给通信机房引入一些变化因素，若是不对这些变化因素给予足够的重视，在机房的日常使用和维护过程中，很可能会引发严重的通信故障。

精确送风对机房空调本身并未做改变，仅仅通过改变末端送风形式，改善机房气流组织，因此本身的安全性能够得到保障，系统运行的稳定性也由机房空调主机决定，改造过程中安装的风管、回风器、消声静压箱等在运行过程中不会产生物理、化学等方面的变化，结构简单，工作状态稳定。

但是精确送风改变了给机柜的送冷方式，在改善局部机房过热等问题的同时，也带来了需要引起重视的变化，主要如下：

3.1实施精确送风改造后各机架相对于机房环境处于隔离状态，导致原有的机房环境监控系统监控不到机架内部的小环境，不能有效的发挥作用。必须建立完善的监控系统，将空调出风压力、热回风温度/压力、送风管出口温度纳入监控范围。

3.2前送风/后回风技术，由于送冷管道内部空间相对于原来的大空间制冷方式冷容量变小，因此在空调出现故障不能制冷或风机不能送风时，设备会因温升过快导致宕机，留给维护人员的反应时间很短，故障发生后若反应不及时就会引发设备宕机的通信故障。

3.3前送风和后回风方式均需要对机柜门进行改造，而且建设完成后日常需关门运行才能达到预定的节能效果。如果新改造的机柜前、后门不是透明材质的，则设备维护人员日常巡检时需要打开每一个机柜的柜门才能查看设备状态，查看完后必须把门关好，增加了日常工作维护量。3.4精确送风对各个机柜的送风量大小是根据机柜中设备发热量的大小决定的。在完成精确送风建设后，若需要在某个机柜中新增设备，则必须相应的调整对该机柜的送风量，以满足新增设备散热的需求。这个调整是动态的，调整一个机柜的送风量，有可能会影响到该列其他机柜的送风量，因此调整完成后必须对整列机柜重新核查，以保证调整后的送风量可以满足各个机柜的散热要求。

4小结

根据上述精确送风技术特点及在实际应用中积累的经验，在实施精确送风项目时需要注意以下事项：

（1）精确送风技术适用于设备密度高、发热量高、采用大型机房专用空调的数据机房。

（2）空调机必须设置备份机组，冗余方式至少按N+1配置。设置主风管，将各台空调连接至主风管，各送风管由主风管统一送风以保证冷量和风量的冗余。

（3）实施精确送风项目后，相对于原来空调对机房大空间制冷的方式，空调系统故障时留给维护人员的反应时间缩短，必须建立完善的监控系统，将空调出风压力、热回风温度/压力、送风管末端温度等数据纳入监控范围。

（4）注意空调供电单点故障隐患，将空调和风机的电源进行多路（至少双路）分区供电，空调机、通风机交叉配电，以减小电源故障或断路器跳闸造成的影响。

（5）注意空调风量与风管及出风口的匹配，避免空调的送风能力受到风管及出风口的限制，发挥不出应有的制冷能力。

（6）日常维护人员需定期检查空调系统是否运行良好，各个机柜散热是否正常，风管等是否有密封不严的现象等。

（7）要求监控中心时刻注意精确送风机房的告警信号，有告警信息马上通知维护人员前去处理。因精确送风系统本身的特性，留给故障处理的时间比其他机房大大减少，必须有快速及时的维护保障。

（8）日常维护时注意关好机柜门以免冷气泄漏影响冷却效果。

（9）因工程或维护造成机架内设备变动时，如机架内新增设备必须相应调大送风量，如机架内减少设备必须在相应空出的槽位安装盲板以免冷热气流短路影响机柜内设备的冷却。