關于通信機房氣流組織優化的探討

張立浩

（中通服咨詢設計研究院有限公司，南京 210000）

1 氣流組織方式

根據冷風、熱風在整個機房內的循環方式，可將氣流組織分為以下四種形式：房間級氣流組織形式、靜壓倉氣流組織形式、機架氣流組織形式。下面分別介紹這幾種氣流組織形式：

1.1 房間級氣流組織

在機房的氣流組織中精密空調的送風方式起著決定性的作用。精密空調的送、回風方式不同，其整個機房的氣流組織形式是截然不同的。

1.2 靜壓箱氣流組織

通信機房的靜壓倉是為了保證有足夠的送風壓力而設計出的一個壓力容器，它是精密空調送出的冷風所經過的第一道氣流路徑，它的壓力以及精密空調的送風速度都是不可忽略的。對于下送風，地板下為靜壓箱，所需要的是靜壓，只有保持靜壓箱中有足夠的靜壓且靜壓的分布趨于相對均勻，才能保證每個機架的氣流量。

1.3 機架級氣流組織

機架是數據中心為IT設備提供可靠的物理運行微環境場所，機架氣流組織形式顯得非常關鍵，它是精密空調送出的冷風給IT設備所經歷的最后一道氣流路徑。

2 通信機房現狀

本文主要對房間級氣流組織方式進行探討，根據機房平面、空調、機柜功耗布置現狀，采用計算流體力學（CFD）的分析方法，模擬機房布置與設備參數設定對機房內溫度場、風速場的影響，分析局部熱點產生的原因，提供優化建議。

某運營商通信機房面積為：24.12m×16.97m=409.32m2，機房頂高4.35m，結構梁高3.76m，機房采用風管精確送風與風帽上送風相結合的氣流組織方式，不設置冷熱通道，冷風從送風風管或風帽送出，與機房內熱空氣混合后進入空調主機前側下送風口從而完成一個氣流循環，機房共設置11臺機房專用空調。

3 仿真模擬分析

機房的發熱源為IT機柜，機柜發熱量直接取決于設備功耗，下圖為根據機柜功耗模擬的機房溫度場。CFD模擬按0.1米網格設定，設定迭代次數2000次，實際迭代924次完成。經模擬，1米高度處的風速場、溫度場如下所示：

由上圖可見整體風速流場較為均勻，大部分區域風速處于1.26～5.00m/s之間，局部風速超過10m/s（8號空調初始送風風速為16.9m/s）。但是由于機柜和機房承重柱的布置，局部區域存在渦流，對空氣的流通產生一定的影響，可能產生局部散熱不暢的情況。

風速場矢量圖（1米高度、頂視角）

此外由本圖可見西側第2、3列機柜周邊溫度場溫度較高，局部達到29～34攝氏度。從機柜功耗角度分析，西側第2、3列機柜的單機柜功耗約為4.5KW和6.8KW，發熱量較大。從暖通角度分析，由于部分風口的實測風量較低，對機柜的散熱能力較弱，形成了局部的熱量聚集區。

4 結束語

4.1 通過對本項目進行CFD模擬分析，可以得到如下結論

a）本機房整體風速場較為均勻，但部分設備與柱之間存在渦流，對局部散熱效果存在一定的影響；

b）部分上送風口風速較小或無風，導致列間送風量偏小，兩側機柜得不到足夠的冷量；同時由于上送風與集中回風之間未形成隔離，出現了一些氣流短路現象，局部溫度達到29～34攝氏度；

c）參考西側2、3列機柜的單機柜功耗與溫度場情況可見，現有空調系統對高功耗的機柜散熱效果不佳，存在一定的優化空間。待其他機柜滿配后，散熱的負擔將更加沉重。

4.2 根據CFD仿真模擬結果提出的建議如下

a）建議對送風口無風、少風的情況進行檢修，看是否是空調設備無法提供額定風量或是管路漏損的原因；

b）建議采用下送上回的方式對對送風方式進行優化，減少氣流短路和渦流帶來的影響。

c）西南側的實測溫度大于模擬溫度，考慮到空調送風溫度參數是設計溫度17度而非實測溫度、機柜功耗不高等因素，建議核實是否是送風溫度設定較高的原因。