机房环境是一个综合性概念，保障机房环境关键是保障机房内设备的运行环境，而设备的主要载体是机柜，因此研究机房环境不但要从宏观上研究机房的大环境如何保障，同时还必须从微观上对机架内部的气流组织建立起“单机柜的微环境气流组织概念”（即RLU），甚至还可以更微观地延伸到单个的服务器设备。
　　
　　在IDC机房的实际应用中，虽然大环境同样采用下送风上回风的组织方式，但不同的结构形式和机柜微环境的气流组织不同，同样会产生不同的运行效果，下面就目前较常见的情况分析。
　　
　　1 单机柜气流组织优化
　　
　　现有IDC机房一般采用冷热通道布局方式，冷热通道的建立从某种程度上改善了冷热气流在整体空间上因混乱而造成的低效，但在机房空间的某些局部仍会出现冷热气流交叉混合而引起的系统紊乱。在冷热风道隔离彻底、避免气流交叉的机房，机架内部微环境的实际效果有明显提高。但在机房冷热通道上进行操作的管理员会直接感受冷热风道的不同。
　　
　　结合机房内冷热气流的分布特性——下部低、上部高，呈梯度分布，可以对机房空间高度上的温度情况建立一个数据模型，其推导如下。
　　
　　假定地板和吊顶之间的空间高度为H，其间有一个流速为ω₀的垂直上升或下降的气流，设下平面为（χ=0）上的温度为t₀，而上平面（χ=H）上的温度为t₁，假定空气介质单位质量的单位热传导在一级近似值中是一个常数，在这种情况下，温度在这一介质中的分布方程由热力学公式△Q=Cm△t推导出： 　　
　　λ•（d²t/dχ²）+Q(χ)=Cp •γ•ω₀（dt/dχ） 　
　　式中： 　　
　　Q(χ)——在房间χ高度点上散出的热量；
　　λ——空气的热传导系数； 　
　　Cp——空气的比热 　
　　γ——单位空气的质量。
　　
　　根据上述推导公式的概念，对机架内的微环境（RLU）进行有限的优化。以使在机房大环境的气流通道上，建立机架内部的唯一气流通道，改善机架微环境。
　　
　　2 下送风方式服务器机架的设计思路
　　
　　从上述结论公式可以看出，气流流速ω₀是一个关键参数。ω₀越大，其机房空间高度上t_χ的阶跃越小，温度梯度变化越小，空间上的温度将趋于恒定。但空调的送风速率不可能无限增大，如何将额定的空调风量、冷量最大效率地发挥作用，使ω₀在整个机房区域和高度上尽量区域恒定和通畅，是机房建设中需注意的关键因素。我们结合实际运行中的成功案例总结了如下4点经验措施：
　　
　　（1） 坚持采用架空地板的下送风上回风的空调送风方式；保证地板的高度，足够满足通风量的最小截面积； 　　
　　（2） 为保障机房安全和气流组织的畅通，在架空地板下禁止布放任何线缆及桥架； 　　
　　（3） 为确保空调机组送风尾端的送风速度及风量恒定，建议设计时尽量避免空调的送风距离超过15米； 　
　　（4） 确保空调送回风的整个路径畅通。
　　
　　3 改善措施
　　
　　在上述几项措施中，相比较第4项最不容易实现。现针对其气流流向对气流组织分3段进行简要分析提出改善措施，其内部气流态向示意图如图1所示。

图1 机房及机架内部气流走向示意图

　　（1） 空调出风口——机柜底部，由于地板下无任何线缆和线槽，可以将地板下的空间视为静压箱，其作用时使气流组织比较顺畅； 　　
　　（2） 机柜的顶部——天花板——空调上部的回风口，整个回风路径也比较顺畅； 　
　　（3） 机柜底部——机柜顶部，是最容易形成气流阻滞的路段，也是主要的热源。由于机柜内安装有服务器，若仅靠空调自身的气流压力自下而上自然流动，在机架上部则往往会气流变小、压力变弱、热量逐层积聚，容易形成高温带，解决这个问题是改善RLU的关键。
　　
　　4 解决思路
　　
　　为解决上述矛盾，并使整个气流路径均保持需要的风速，借鉴单元服务器内安装轴流风扇的方式，把机柜作为一个扩大了的服务器，在机架顶部安装满足需求的轴流风扇（风扇的风量取机架计算风量的1.2~1.5倍为宜，）将机柜前门板改为密闭玻璃门（如图2所示）以此来改善机架内部的气流组织，增加送风流量和压力，使机架内部形成机房气流方向上该环节的唯一通道。

图2 顶部风扇、线缆布局俯视示意图

　　5 单元服务器气流组织的运行方式
　　
　　每个服务器或计算机设备内部都有散热风扇，其目的是通过风扇的强制作用，使设备内部的气流将元器件运行产生的热量带走，如图3所示。常规情况下其进出风的温差一般为11℃，借鉴这个概念，我们也可以把机架当成一个扩大化了的服务器设备，利用风扇优化其内部的气流组织，只要参数设定合理、安装布局得当，机架内的气流组织有望得到改善。

图3 散热风扇示意图

    6 小型机的送风方式
　　
　　小型机是IDC机房中集成度更高的一种网络运行设备，它与一般的托管服务器不同，其机架内部的设备排列紧密，发热密集度高，耗电量和发热量是传统服务器机架的2~3倍以上。由于其散热和制冷都是靠自然扩散混合，对气流组织不具备方向的强制性，其冷却效果势必不够理想。
　　
　　小型机固化的结构无法实现在机柜顶部安装风扇的措施，其后部出热的特性促使我们必须借助建立冷热通道的方式予以改善，可以通过图4所示的送风气流走向简单分析。

 
图4 小型机送风方式示意图

　　在采用下送风方式的空调系统中，由于冷热气流的方向自下而上的强制性可控性，实施效果比较理想。同时考虑到小型机的高发热行，还可以考虑在机架中部进行气流循环出风，增大其热交换的接触空间，从而可最大限度地改善机房设备的运行冷却效果。（有机房实例可验证，但应用规模规模较小）
　　
　　注意，为保障送风效果和气流的可控性，还可在机架底部或活动地板上的适当位置安装轴流风机以加强气流循环。
　　
　　责任编辑：小柯