精確送風在通信機房節能改造的應用

張賀新， 簡瑋愷， 許新毅

（廣東省電信規劃設計院有限公司，廣東 廣州 510630）

0 引言

當今電子信息技術的快速發展，促使了通信行業的高速發展，同時也促進了通信行業基礎設施建設的快速發展。通信機房有個重要的特點就是設備發熱量大且發熱穩定，通信設備對通信機房環境的要求較高[1]，為保證通信設備安全可靠運行，需向機房常年不間斷提供空調冷量，機房空調幾乎全年性運行，消耗著極大的電能。因此通信機房空調方面存在著較大的節能潛力，主要在于提高空調利用率并節省空調能耗[2]。

1 精確送風技術

目前，許多通信機房特別是較早期建設的機房普遍采用上送風空調系統，這種送風方式是敞開式的氣流組織，一般將冷風輸送到機房后，先冷卻機房環境，再冷卻設備。由于受到機房結構和布局的影響，上送風空調機房內實際氣流組織比較復雜，氣流組織混亂，整個機房的制冷效率比較低。空調冷風常常從機柜以上的空間、列列之間的過道及機柜的空置區“短路”流失[3]。另外，由于機房內可能存在著局部高發熱量的機架區域，上述空調系統的冷風由于無法實現精確分配，局部設備功率密度高的區域會由于所分配的冷量不足而形成局部熱點；局部“熱點”形成，影響局部通信設備正常工作。

通過技術分析比較，采用精確送風技術能夠經濟、可靠解決這些上送風空調帶來的問題[4]。精確送風技術是通過改造送風管，采用全封閉冷風管道送風方式，將空調冷風直接輸送至每個機柜，然后利用精密空調調整送風的溫度和風壓，為每個機柜建立風道進行有針對性地送風。上送風機房機柜精確送風系統主要由空調器、靜壓箱、風管、調節閥等部分組成，其工作原理如圖1所示。空調系統主風管把來自空調器的冷風經靜壓箱輸送各分歧風管，然后通過各個分歧風管的調節閥后直接送到機柜內設備的進風口，對設備進行冷卻。

各個分歧風管安裝有調節閥，通過調節閥可以控制送給每個機柜的冷風量。

2 查勘要點

在確定改造方案之前，首先需要訂立一些篩選機房的條件。因為通信機房種類、數目繁多。所以定好篩選條件，甄別應該改造且可以改造的機房，可避免給后續設計及施工帶來不必要的障礙。如果這個機房不具備改造條件應在此階段否決，以免帶來不良后果或者浪費時間與精力。

根據實際情況，按照上述原則，可定下如下篩選條件：①局部過熱嚴重造成設備經常高溫報警的機房；②空調系統采用風管送風形式，非風帽送風或分體空調送風；③機柜列間距至少800 mm以上，避免安裝新增的加框柜門后通道過窄而造成行走不便及設備安裝、拆卸和維護困難；④機柜正上方是否有尾纖槽、燈盤或其他部件遮擋而阻礙精確送風系統的風管安裝；⑤是否一體化機柜，機柜門能否單獨拆卸下來安裝新的加框機柜門；⑥辨別機房設備的重要性，因為本工程需要在在用設備不停機運行下施工，盡量避免選擇重要機房施工。通過以上幾點初步確定機房是否可以進行精確送風改造。

確定好篩選條件后，開始進行查勘工作，需要注意的是：改造的機房一般為舊機房，難以提供較完整的機房平面圖。因此查勘時需要注意以下幾個方面：①需要測量機房、機柜、空調風管、風口和燈盤的位置和大小尺寸數據，并且記錄和描繪成圖紙。②確認和記錄機柜的正面和背面；③記錄設備的功耗；④記錄空調設備的運行狀態及空調參數；⑤記錄架空地板高度（針對下送風精確送風改造機房）；⑥記錄機房名稱及機樓位置。

3 設計要點

經過以上查勘后，才能進行方案的設計，設計時，需要從以下幾個方面注意。

（1）得到通信機房的現狀詳細條件

得到通信機房的現狀詳細條件如各個機架的安裝功率，每個空調的風量和冷量等參數。這些參數對精確送風的改造非常重要。

（2）校核當前空調器的風量和冷量

以上式中干空氣定壓比熱容Cp通常取1.01，根據以上公式可以計算出來：M=0.17 kg/s(=509.19 m3/h，此處空氣密度取1.2 kg/m3)。如另外一個單機架的發熱量為1.6 kW，送回風溫差為14℃，經過計算得M=0.113 kg/s(=339.46 m3/h，此處空氣密度取1.2 kg/m3)。

從上面的計算可以看出來，不同安裝功率的機架所需的風量是有很大差別的。因此校核各個機架的發熱量，換算出所需風量，疊加后校核空調器風量是否滿足要求是很重要的。校核滿足要求后，利用風管上的風量調節閥調節各個分歧風管的風量，使其滿足機架所要求的風量即可。

（3）校核當前空調器的全壓

風機的壓力是輸送空氣的動力，改造后由于新加了風管、彎頭、閥門等部件，會增大局部阻力和沿程阻力。這就給原有空調器的風機帶來了挑戰。若風機全壓不足，則最不利端的機架風量達不到設計工況，對設備造成不利影響。因此在設計工況下，計算最不利點的壓力損失來校核風機的壓力是否滿足要求是很重要的。如若不夠，需要采取措施，例如通過增加局部空調、風機等方法來滿足要求。

圖1 上送風機房機柜精確送風原理

（4）校核當前風管風速

新加的風管內的空氣流速不能太大，要滿足機房環境噪音控制要求，一般應小于2 m/s。

（5）新加的風管應設保溫

新加的風管應設保溫，保溫材料一般選用難燃B級發泡橡膠材料保溫，厚度一般為19 mm，防止結露及冷量損失。

4 工程實例應用

圖2為某通信機房精確送風改造前后機柜排風的實測溫度值對比。

圖2 精確送風改造前后機柜排風溫度對比

從圖2可以看出，經精確送風改造后的機架的排風溫度明顯比改造前低了，不同機柜的排風溫度比原來平均低 2℃以上，說明精確送風改造效果理想，取得了良好的節能效果。該技術目前已經在部分運營商的通信機房和互聯網數據中心（IDC）機房采用，有效地解決了原有上送風空調送風的產生局部過熱的難點，提高了制冷效率，降低了空調負荷，產生了良好的節能效益[6]。

5 結語

精確送風技術是一項對現有的上送風通信機房改造后能取得顯著節能效益的實用節能技術。上送風通信機房經過精確送風改造后，可以更有效地進行氣流組織[7-8]，將冷風直接送到機柜內，對通信設備直接冷卻，提高冷卻率，達到節能降耗的效果。文中對精確送風技術進行了介紹與分析，并主要簡述了精確送風節能改造應用的查勘和設計要點，最后通過一個工程實例，對精確送風改造前后的實測機架排風溫度值進行對比分析，說明了精確送風技術的可行性與節能性。

[1]中華人民共和國通信行業標準.YD/T 5003-2005.電信專用房屋設計規范[S].北京:北京郵電大學出版社,2006:24-28.

[2]周航,彭殿貞.通信機房節能熱管理設計探討[J].郵電設計技術,2009(03):67-71.

[3]賴世能, 侯福平, 宗凌.IDC機房上下送風方式空調系統分析比較[J].電信技術,2005(11):33-35.

[4]中國電信集團公司電源技術支撐中心.連載19: 上送風機房機柜精確送風技術[J].廣東通信技術,2009(12):36-39.

[5]趙榮義,范存養,薛殿華,等.空氣調節[M].北京:中國建筑工業出版社,2006: 55-58.

[6]林玉龍, 張文生.數據中心采用全封閉冷氣通道送風節能技術[J].廣東通信技術,2011(05):11-13.

[7]趙軍鋒,趙景召.電信機房規劃設計及綜合布線的分析[J].通信技術,2010,43(12):171-173.

[8]賴滇.個人通信中的幾個安全問題[J].信息安全與通信保密,2006(11):106-108,111.