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机房空调合理安装与控制对散热及节能的影响分析

来源:机房360 作者:李雄文 更新时间:2010-5-24 10:55:07

摘要:文中从散热方式和空气对流的角度,讨论了机房空调处于机房内不同位置时,对通信设备散热和机房节能的影响,并展开分析提出了机房环境温度控制的新思路。

  
  (4)挂式空调平吹设备上端
  
  如图4,这种方式也会使设备内上升的热空气与空调平吹的冷空气相遇而快速冷却,但可以看到,平吹的冷空气一样会在设备上端形成反压风阻,阻碍设备内热空气的上升,从而产生环境温度低,而设备内温度高的“假低温环境”现象。同时可以看出,空调吹出的冷空气与机房顶面近距离接触,热交换速度快,会大量吸收室外热能。在这种情况下,空调一方面要排出通信设备工作产生的热能,同时要克服室外迅速传导进来的热能。假设将空调的制冷总功耗Pt分为两部分:克服通信设备工作发热的制冷功耗Pe和克服室外热量传导室内的制冷功耗Pw,则Pt=Pe+Pw。假设此种方式的Pw为Pw1,而下端扫风时为Pwn,则Pw1>Pwn,相同控制环境下空调功耗要增大。
  
  从以上4种位置关系我们可以看出,每种方式改善的是机房设备外的空气环境温度,而不是设备的“内环境”环境温度,并不利于设备健康运行,空调做的无用功过多,能效低。


  
  图4挂式空调平吹设备上端示意

  2改善散热效果和节能的安装方式
  
  如图5所示,空调平吹设备正面,与设备风扇风向一致。这种情况下,空调吹出的冷风会加速了设备内部通风速度,使设备内散热效果增强,设备后部的热气流在抽风效应下迅速上升,到达机房顶部,与顶端热墙面接触,降低了热交换速率。如果上升气流温度高于墙面温度,室内热空气还可以通过顶端墙面向外散热,减轻了空调散热负荷。假设此种方式下的Pw为Pw2,则与前面情况相比,Pw2<Pw1,空调制冷功耗需求将明显降低。在这种方式下,室内温度形成分化,下端低、上端高,下端冷空气加速设备散热,改善设备运行环境;上端热空气对设备工作没有任何影响,而且有利于机房散热,降低制冷功耗需求。在这种方式下,如空调采用下出风的方式,效果将更好。

  
  图5空调平吹设备正面示意

    对于室外机,要充分考虑方位和当地气候特点,将空调外机安装在避免阳光直晒和利于通风的位置,当两个因素存在冲突时,应根据气候特点来权衡综合阳光照射吸收的热量和自然通风带走的热量,从而作出更有利的方案。
  
  3机房温度控制对节能影响的新思路
  
  目前人们习惯认为通信设备运行的环境温度就是机房温度。而机房温度,就是对机房内大环境的温度,或机房内的平均温度。在分析之前,我们先思考三个问题:
  
  a.机房各点温度是否需要均衡?
  
  b.各点温度是否具有同等意义?
  
  c.我们最主要通过空调控制什么地方的温度?
  
  在无强制温度控制干预下,机房设备的发热和风扇散热,必然导致机房上端温度高,下端温度低;前端温度低,后端温度高(前后通风方式下)。而这些温度点,仅进风口的温度(前后通风设备进风口为前面,上下通风设备进风口为下面),对设备的散热和可靠工作才有决定性的意义,其它点温度的高与低,对设备的可靠性和寿命影响很小。因此,我们可以狭隘的认为,设备的环境温度应是设备进风口温度,而不是笼统的机房温度。这样,我们在空调的配置和设置上,应重点控制设备进风口温度,而不是控制所有点温度。而且,保持机房顶部相对合理的热空气,更有利于机房向外散热或减小对外部热量的吸收,从而降低机房空调的制冷功耗需求。
  
  根据以上分析,在空调的放置上,应保证空调出口的扫风,朝向设备进风口;并通过控制合理的位置和方向,使发热量最大的设备离空调最近,同时空调的扫风能刚好覆盖所有发热影响设备(主要是电子设备,直流配电屏、防雷箱等对温度敏感度很低)。在空调温度的设置上,只要保证离空调风口最远的电子设备的进风口温度,达到规定要求(如常温25℃)即可。该设置点可反复测试取得,如通过设定,离空调最远端设备达到热平衡后,设备内关键取样点温度(大部分厂家设备有显示),刚刚低于常温25℃无空调情况下设备达到热平衡后内部关键取样点温度(一般厂家可提供经验值或实验值)。根据这种设置思路,空调温度设置值可达到尽可能高,笔者认为甚至可能达到26℃以上,在以机为本的原则下,机房温度(尤其无人值守机房)无须考虑对人的舒适性。在空调的配置上,功率配置只要保证在以上的放置和设置,设备最大发热工作时,进风口温度能达到25℃即可。出风方式建议能选用下出风方式。智能控制上保证能远程温度设定。
  
  通过以上的温度控制方式,笔者认为对机房空调的发热需求会大幅降低,从而尽可能降低机房空调用电损耗,达到节能目的。
  
  4结束语
  
  本文根据理论原理结合当前实际对机房空调节能方法作了分析,还需要创造条件进行实践或实验验证。本文论述的环境并不适用于所有情况,一些观点可能存在偏颇的地方,欢迎专业人士指正,共同推动机房空调节能事业的发展。
  
  责任编辑:Kelly

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