電子信息機房空調通風消防設計

劉 荔 趙 宇 劉亞姣 張瀚月

電子信息機房空調通風消防設計

劉 荔 趙 宇 劉亞姣 張瀚月

（軍事科學院國防工程研究院 武漢 430015）

結合工程設計實例，介紹了電子信息機房的工作環境要求，探討了該機房精密空調設計、通風氣流組織、屏蔽通風波導窗設置、機房防漏水設計、機房滅火后排氣氣流組織等問題，對電子信息機房精密空調系統的設計具有一定的指導借鑒意義。

高顯熱比；恒溫恒濕；氣流組織；中效過濾；事故排風；漏水報警

0 引言

圖1 主機房平面圖

計算機技術應用的廣泛性和信息量爆炸式的增加，使得機房設備容量成千上萬倍的增長，許多企業部門為此建設了大量的、重要的電子信息處理設備[1-3]。近年來，部隊工程設置自用數據機房也越來越普及，為這些設備提供安全、可靠、經濟、環保的運行環境，創建更有利于機房的正常使用環境，空調和通風是一個重要環節[4-7]。下面以一個面積400 m2的工程實例談談電子信息機房的空調通風設計，如圖1所示。

1 電子信息機房空調設備選型及布置

1.1 冷負荷特點

電子信息機房的冷負荷由維護結構冷負荷、機房計算機系統設備冷負荷、機房照明燈具冷負荷、機房新風冷負荷和機房工作人員冷負荷組成。經負荷計算，結果如下：

（1）維護結構冷負荷23kW；

（2）機房計算機系統設備冷負荷：

（90×3.5+8×18）×0.9×0.7=289kW；

（服務器機柜90個，網絡機柜8個，設備最大散熱為設備電功率的90%，峰值率70%）

（3）機房照明燈具冷負荷5.8kW；

（4）機房新風采用獨立新風機處理，冷負荷不計；

（5）機房設備間工作人員出入比較少，冷負荷不計。

由以上計算結果可以得出機房冷負荷有如下特點：（1）高顯熱：冷負荷主要來自于機房計算機設備的散熱量。（2）低濕負荷：機房內幾乎沒有濕負荷源，只有機房工作人員、外界空氣帶入的濕負荷。（3）冬季時，機房也需要消除多余熱量，空調設備仍需制冷運行。

1.2 室內設計參數

依據《電子信息系統機房設計規范》（GB 50174-2008）[8]，確定機房室內設計參數如表1所示。

表1 機房室內設計參數

1.3 設備選型

機房內電子元件的發熱和敏感度要求室內溫度、濕度、空氣流動和空氣潔凈度維持在嚴格的范圍內。電信機房空調需要每天24小時不停運轉，需要實現在無人看管的情況下運行，這就要求機房空調必須具備長期穩定的性能，較高的制冷效率；具備可靠的網絡監控功能，可遠程監視機組運行狀況，便于機房空調的管理。精密空調是專為保障機房計算機使用的精密電子設備而設計制造的。其特點是：

（1）高顯熱比：顯熱比為0.85～1.00（舒適性空調顯熱比為0.60～0.70），可處理機房設備釋放的大量顯熱，比舒適性空調節省20～30%的能耗。

（2）智能化控制：可對機房內溫、濕度等各種參數進行控制，具有遠端通訊接口，可連接樓宇BMS系統。

（3）配有加濕器、具有恒溫、恒濕控制功能。

（4）配有空氣過濾器，可保證機房的空氣潔凈。

精密空調具有以下優點：

（1）高可靠性：所有動力和傳動部件，包括高效渦旋式壓縮機和風機，都配有免維護軸承，系統按照365×24h連續工作的要求而設計制造，可滿足最長的運行時間及最少的維修費用要求。

（2）支持多種送風方式：頂回、地板下送風；前回、底回、后回、頂部風帽送風；前回、底回、后回、頂部風道送風等，配合用戶機房不同的室內環境條件。

本工程選用機房精密空調7臺，N+1備份方式，通過空調智能群組控制器，實現7臺空調輪流工作。

1.4 氣流組織及設備布置

本設計機房精密空調采用下送上回方式，機房內設備采用“面對面、背靠背”的布置方式，在設備與設備之間形成冷熱通道，在兩排機柜的正面布置冷風出口，形成一個冷空氣區“冷通道”，冷空氣流經設備后形成的熱空氣，排放到兩排機組背面中的熱通道回到空調，使整個機房氣流，能量流合理，避免熱干擾，提高了機房精密空調的利用率，進一步提高制冷效果。

改進機柜內部的空氣流，在機柜內無設備的空位正面配置盲板隔離空機柜空間，使其空氣流穿過設備通道，集中冷氣流改善高密度熱點。機房氣流組織如圖2所示。

空調室內送風速度≤3.5m/s，室內風速≤0.25m/s。

圖2 機房氣流組織

2 電子信息機房新風系統

2.1 新風量設計規范要求

空調系統的新風量應取下列二項中的最大項：

（1）按工作人員計算，每人40m3/h

（2）維持室內正壓所需風量

主機房宜維持正壓，主機房與其他房間、走廊間的壓差不宜小于5Pa，與室外靜壓差不宜小于10Pa。

主機房內空調系統循環機組宜設初、中效兩級過濾器。新風系統或全空氣系統應設初、中效兩級過濾器，也可設置亞高效過濾器，末級過濾裝置宜設在正壓端。

設有新風系統的主機房，在保證室內外一定壓差的情況下，送排風應保持平衡。

2.2 新風系統設計說明

新風系統的設計范圍為主機房、配電室，根據以上規范要求和機房的實際情況，本工程采用了獨立新風系統，設備選用新風凈化機，自帶初效、中效空氣過濾器，防止新風系統帶入的粉塵在機房內產生靜電作用，滿足機房新風潔凈度要求。同時，在機房設備區安裝余壓閥，精確控制室內正壓（6～9Pa）和換氣要求。

主機房為電磁屏蔽場所，進入主機房的新風口、余壓閥口需加裝屏蔽通風波導窗。該裝置截止波導與通風口結合為一體，既允許空氣流通，又能夠衰減一定頻率范圍內的電磁波。通風波導窗安裝示意如圖3、4所示。

圖3 主機房泄壓口安裝示意圖

圖4 主機房新風口安裝示意圖

2.3 余壓閥設置

余壓閥與有潔凈要求的環境配套使用。使用余壓閥，能控制室內壓力，使得多余的空氣順利排出，維持室內與室外的正壓差。

將余壓閥安裝在墻體上，當室內壓力超過設定壓力時，余壓閥自動打開排氣，同時防止室外不潔空氣倒流至室內。余壓閥重錘位置可以根據環境所需風量、壓差進行調節。

機房安裝的余壓閥配置電動防火閥，在正常情況下做排風、精確控制室內正壓作用，在氣體滅火時余壓閥配合電動防火閥兼消防泄壓口。

3 電子信息機房精密空調給排水系統

3.1 精密空調給排水設計

精密空調冷媒管沿地板下敷設接至室外機；加濕水管地板下敷設接進水管；冷凝水管千分之八坡度接至室外散水。電信機房內嚴禁出現漏水現象，為了防止系統漏水對機房產生的破壞，精密空調四周設有擋水圍堰，并在機房地板下安裝漏水控制器，漏水繩圍繞機房精密空調敷設[9]，如圖5所示。

圖5 空調圍水堰布置

3.2 精密空調凈化水設備

為保證機房精密空調加濕用水達到要求，在精密空調加濕水主管上采用一套水處理裝置供精密空調加濕系統使用，凈水裝置采用強磁水處理管道維護器。水處理裝置能有效防止硬水在設備和管道上結水垢，維護設備正常運行；能有效增強空調加濕設備及管道的抗腐蝕能力，提高設備及管道的使用壽命。經過處理的水，具有較高的滲透壓。

技術性能指標：水質硬度（以CaCO3計）：小于1000mg/L。

磁場強度：大于10000Gs。

4 電子信息機房消防排風系統

機房區采用氣體滅火，需設置獨立的事故排風系統[10,11]。排風系統用于氣體滅火后，排出室內廢氣。排風機的通風量按4～6次/h計算，由于氣體滅火的介質比空氣略重，滅火后殘留氣體都聚集在地面，為有效排出機房廢氣，在機房的地板下設排風口，便于排出殘留滅火氣體[12]。

根據機房內氣體消防系統的要求和機房場地的情況，在機房內設置兩套事故排煙系統，負責主機房、配電室氣體滅火的排風。通過排風管和地板風口將機房內廢氣排至室外，同時保持機房內裝飾效果美觀。排氣風管上設電動密閉閥，平時關閉，氣體滅火后電動打開密閉閥和排氣風機，排出滅火廢氣。打開密閉閥和排氣風機的開關按鈕安裝于所保護消防區域外。滅火后排氣氣流如圖6所示。

圖6 滅火后排氣氣流組織

5 結論

本文通過結合工程設計實例，介紹了電子信息機房的工作環境要求，探討了該機房精密空調設計、通風氣流組織、屏蔽通風波導窗設置、機房防漏水設計、機房滅火后排氣氣流組織等問題，得到如下結論：

（1）電信機房內空調冷負荷主要為機柜設備發熱量，計算空調負荷時應向業主詳細了解機柜的數量和耗功率，以準確計算空調負荷，選擇合適的空調設備，避免設備選型偏大或偏小。

（2）機房空調系統送、回風系統應根據機房內機柜擺放時的冷、熱通道進行布置，以使氣流組織最佳，提高制冷效率。

（3）送入機房的新風系統應經過中效過濾器過濾后再送入機房，進入機房的風口需加裝屏蔽通風波導窗，衰減電磁波。

（4）機房應設有氣體滅火后排風系統和機房防漏水措施。

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Air Conditioning, Ventilation and Fire Protection Design for the Electronic Information Computer Room

Liu Li Zhao Yu Liu Yajiao Zhang Hanyue

( National Defense Engineering Institute, Academy of Military Sciences, Wuhan, 430015 )

Combined with engineering design examples, the working environment requirements of the electronic information computer room were introduced. And several problems in the engineering were discussed in detail, such as precision air conditioning design, ventilation airflow organization, setting of shielded ventilated waveguide window, waterproof design of computer room, exhaust air flow organization after fire extinguishment in computer room and so on.

High sensible heat ratio; constant temperature and humidity; airflow organization; medium efficiency filtration; accident exhaust; water leakage alarm

1671-6612（2021）03-440-04

TU83

A

劉 荔（1976-），女，本科，高級工程師，E-mail：17776313@qq.com

趙 宇（1988-），男，本科，工程師，E-mail：zyjack13@163.com

2020-10-10