摘要：在信息时代下，计算机运行得越来越快，整体上的集成度也越来越高。当前国内外都在中心数据机房内，统一集中放置数据设备，所以机房内部的经济性、现实意义、能源消耗密度都相当高。所以，这样的机房常常会出现温度过高问题，相应的空调整体气流组织存在不合理，总的运行效果也不甚理想，甚至危及机房的安全性。基于此，本文以某机房为背景，主要分析上送风空调及其气流组织、整体运行模式，仅供参考。
关键词：数据中心；气流组织；上送风空调；运行模式
在数据中心机房，主要提供信息化服务，集中放置、运行数据设备。在数据中心机房剧增的背景下，机房能耗日益增加，相应的单台机柜总的容量也变得更大。所以，机柜需要进一步提升散热效果，传统精密空调现已不能达到单机柜高密度功耗方面的要求。而上送风空调体系，充分集成了节能技术，还利用了自然冷源，并且优化了气流组织，改善了运行模式，令空调运行效率更高，达到数据中心机房的温度要求。
一、数据中心机房专用上送风空调
目前，上送风空调以其建设投资少、周期短等优势，获得了很广泛的应用。在中心数据机房，一般空间紧闭、机架高大、设备发热量大、位置固定等。所以，在机房室内，经常会固定上送风空调机及其出风口。但出口往往风速较大，会出现一种独特的气流稳态场。当机房内确定机架、空调机的安装地方后，就形成了气流场，且难以再改变。在部分局部区域，往往并不利于气流场，相应的冷量输送也很少，以至于局部温度急剧升高。所以，应注意灵活调整开启空调机的状态，以改善气流场的稳态方式。
根据开启后的最佳气流场，从各局部实际出发，来选择上送风空调日常的运行模式。通过重点监测空调运行用能情况，来有效降低整体能耗。现阶段，空调专业人员往往仅参与初始调试空调状态。广大维护人员也大多是电子专业工作人员，甚少了解流体、传热等方面的知识，缺乏气流组织的认知，常常凭经验来选用运行模式，随意开启空调机、随机选择运行模式，以至于增大制冷量、延长开启时间，常常违规调低设定温度，或上报主管部门申请增设空调机。但是在空调的运行过程当中，通过冷负荷计算控制等，却无法真正消除每台设备的整体发热。同时，在数据设备间，往往存在不同的工作温度，有时局部差异还十分明显。而空调不一样的运行模式，也会大幅改变机房当中的温度气流场，而改变数据设备的运行温度。所以，针对不同的上送风空调，必须科学地分析选择运行模式。
二、工程概况
某市的某通信综合楼中，存在１个数据中心全封闭式机房。整个房间的尺寸为8.5ｍ×11ｍ，并且有4.2ｍ的层高。在数据中心机房中，一共安装了43个机柜。在这些机柜中，统一存储了发热电子单元，且各单元具有基本上一样的发热量，大致约为1.2ｋＷ。经过负荷计算后，得出机房冷量宜为61ｋＷ。在工程设计中，选用了3台一样的机房专用上送风空调机，制冷量名义上是31ｋＷ，并按要求设置了机房平面、空调机安装处、机柜等。
三、气流组织分析
根据《电信服务规范》，针对本中心机房，统一采取两用一备的运行模式，来有效控制空调体系切实可靠稳定。在该机房当中，存在3台空调，所以有3种可供选择的两用一备模式。由于3台空调机名义制冷量相同，可知3种运行模式的总制冷量维持不变，并且各空调机也拥有基本一致的运行参数。
通过CFD软件6SigmaRoom技术及模拟仪器，来从实验上模拟中心数据机房内部的气流组织，得到了很理想的效果。据本工程案例分析，通过数值算法，得出了本机房里面分布温度气流场的基本特征，并且对比分析了实测结果和模拟数据，进一步证实涡黏模型与此案例非常吻合。
四、数据中心机房中空调日常运行模式
由于各台发热电子设备同等重要，设计的厂家作业环境温度也一样，因此机房环境、尤其是风扇吸风口宜均匀控制温度。而出风口温度则显示了电子设备的实际运行温度，所以，如果出风温差降低，就表示作业过程增强了稳定性。在机房中每台专用空调机也占据一样的地位，因此运行模式的稳定与同步也就是主要的衡量标准。
1、出风温度比较
据数值计算图可知，43台电子发热设备当中的上、下出风温度，如果位于同种模式，不同电子发热设备的出风温度也有所差异，最大温差6℃左右。这就表示控制室内外参数一样时，机房并未均匀分布温度，相应的各数据设备也具有不一样的工作温度。而针对同个数据设备，当模式不同时，出风温度也会存在差异，甚至极个别的设备出风温差还会高达4.87℃。这表示只改变空调机日常的运行模式，就能够改变机房数据设备的作业温度，而且局部设备作业温度还会大幅改变。
针对数据设备出风温度，从3种模式出发下，展开了计算分析工作。据出风稳定曲线波动图1和图2可知，模式1（开1,3关2空调机）下，数据设备的整体工作温度不均匀程度最高，模式3（开1,2关3空调机）次之，最均匀的是模式２（开2，3关1空调机）。这说明在模式2下，机房当中具有最均匀的温度场。
图1 上部出风温度曲线图
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图2 下部出风温度曲线图
2、回风温度比较
通过分析处理3种模式下设备回风口地方的平均温度结果可知，在空调具有不一样的运行模式时，开启后的2台空调机并没有一样的回风温度，并且最大温差可以超过2.8℃。这说明当回风风量保持相等时，各台空调机进行作业的负荷其实并不一样。详细情况见表1。
表1 回风口出现的平均温度和实际温差
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在模式2下，开启后运行中的2台空调机，具有最接近的回风口温度。这表示这2台空调机可以同步、稳定地运行。其中的压缩机具体运行强度、时间也相当一致，有助于空调机延长寿命，因此模式2的效果最为理想。
3、对比分析结论
不管空调选用怎样的运行模式、时间、机房供冷量，各数据设备都无法完全消除发热量。各数据设备之间具有运行温度上的差异，而且其中的局部差异还非常明显。而不同的空调运行模式，还会迫使机房里面大幅更改温度气流场，而改变数据设备的具体运行温度。总体上看，在模式2下，也就是开启空调机2,3，关上备用空调机1的时候，机房里面的温度场均匀性最强，各数据设备之间具有最小的工作温度差异，各空调机的实际运行也能最大程度地稳定同步。
五、结语
综上所述，在中心数据机房中，常用的上送风空调表现出很多方面的优势，所以逐步赢得了广泛的认可。通过分析这种空调的整体气流组织、日常运行模式可知，作为机房管维人员，应摒弃随意选择机房空调作业模式的现象，科学地选择空调日常的运行模式，以改善机房气流组织，确保设备运行的安全性，大幅节约投资、降低能耗，达到精确化、数值化控制机房空调的目的。
参考文献
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