浅谈大中型电子计算机主机房空调系统设计的特点

浅谈大中型电子计算机主机房空调系统设计的特点

1.  前言

随着数字信息化时代的到来，电子计算机的应用也越来越广泛，尤其是一些大中型电子计算机，它们在社会生产和人民生活中起着举足轻重的作用。因此，保证其正常运行就显得尤为重要。由于大中型电子计算机属大中型电子产品，它们对温度、湿度、洁净度等方面有更严格的要求，所以对其主机房空调系统进行设计必有许多不同之处。 2.  大中型电子计算机主机房的建筑特点 ①  由于考虑隔热、隔湿及洁净度的要求，主机房维护结构的构造和材料的保温性、隔热性较好，且一般不设外窗。

②  主机房净高由机柜高度和通风要求确定，一般为2.4~3.0m。

③  在大中型电子计算机的主机房中，空调系统一般都采用活动地板送风顶棚回风的下送上回式气流组织。因此，楼板一般都采取保温隔热措施。 3.  空调的热湿负荷的特点

由于主机房一般不开窗，且其维护结构的保温性、隔热性、气密性都较好，因此，室外环境对室内热湿负荷的影响较小，主机房的热湿负荷主要来自于室内。大中型电子计算机设备散热量大且热源集中，即使在冬季无采暖情况下也有相当大的冷负荷。电子计算机设备无散湿量，主机房内的散湿量主要来自于工作人员，而大中型电子计算机主机房内工作人员较少，因此主机房内的散湿量很小，平均8~16g/㎡。另外，主机房对照明的照度要求也比较特殊，照明负荷可按4~10 w/㎡进行计算。总的说来，电子计算机主机房空调的热湿负荷主要包括下列内容：

①  电子计算机和其它设备的散热。 ②  建筑围护结构的传热。 ③  太阳辐射得热。 ④  人体散热、散湿。 ⑤  照明装置散热。 ⑥  新风负荷。 4.  室内设计参数

大中型电子计算机一般都全年内长时间连续运行，主机房内的温度、湿度、洁净度可按开机时的要求进行设计（见下表）。夏季过渡季的设计参数可参考夏季，冬季过渡季的设计参数亦可参考冬季。 项  目

 夏  季  冬  季 温度（℃）  23±2  20±2 相对湿度（﹪）  45~65 温度变化率

 〈5℃/h，不得结露 洁净度

 在静态条件下测试，每升空气中大于或等于0.5μm的尘粒数应小于18000粒。 5.  空调系统设计的特点

由于大中型电子计算机全年内长时间连续运行，这就对空调系统运行的可靠性提出了很高的要求。我们常对机房空调系统设置两套设备，以便于互为备用。空调设备的容量应根据主机房内冬夏季负荷的特点进行最优化组合，既要能满足备用要求，又要能减少一次投资。此外，空调系统除了满足主机房内冷负荷和新风负荷外，还要留有15﹪~20﹪的预留冷量，以防电子计算机系统部分设备的扩充或换型。

按负担室内空调负荷所用介质分类，空调系统可分为：全空气系统、全水系统、空气—水系统、冷剂系统。主机房内的空调系统一般都采用全空气系统，其原因主要有以下三点： ①  由于水对电子计算机及其设备有很大的破坏作用，为了防止漏水对计算机的正常运行造成影响，机房内一般不走水系统。

②  室内灰尘对电子计算机的危害较大，它会导致显示器黑屏、鼠标失灵、键盘失常等，因此必须对主机房进行通风除尘。

③  电子计算机的低能量X射线和低频电磁辐射对人体健康有很大的危害，对主机房进行必要的通风换气有助于减轻危害。 5.1气流组织的特点

大中型电子计算机设备散热量大且热源集中，我们在对主机房进行空气调节的同时，还必须对设备进行工艺性送风冷却。主机房一般都采用活动地板送风顶棚回风的下送上回式气流组织（见图1）。处理好的冷空气一部分进入主机房进行空气调节，另一部分从设备的下侧或底部送入，对设备直接进行冷却。用较少的风量不但提高了机柜的冷却效果，同时也提高了进入机柜空气的洁净度。

图1  活动地板送风顶棚回风的下送上回式气流组织 5.2 新风量的特点

室外新鲜空气是保证室内良好空气品质的关键，为了提高室内空气品质、保证人体的健康，必须向空调房间通入足够的新风。而夏季室外空气焓值高于室内空气焓值，使用室外新风必然要消耗一定的冷量。因此，夏季的空调系统要在满足室内良好空气品质的前提下，尽量选用小的、必要的新风量。其它季节的空调系统所取新风量在大于必要新风量的前提下，要结合处理过程所需能耗，进行的最优化选择，尽量利用室外自然冷源来消除室内余热。 夏季新风量按下列三项中的最大值进行选取： ①  主机房总送风量的5﹪。

②  按工作人员每人40 m3/h。

③  维护主机房内正压（主机房与其它房间、走廊间的静压差不应小于4.9Pa，与室外静压差不应小于9.8Pa）所需新风量。 5.3 送风量设计计算的特点

主机房内工作环境要求近似为恒温恒湿，且一年四季室内负荷均为冷负荷，除夏季外均有室外自然冷源可供利用。因此，我们可以对全年空调工况进行分区，不同的工况区采用不同的空气处理方式，并分别对每个工况区的空调系统进行设计计算，尽量利用室外自然冷源来消除室内负荷，这样有利于降低运行成本、节约能源。每个工况区主机房空气调节所需风量和冷却机柜所需风量都要分别进行计算，机柜冷却风量一般由生产厂商提供，当缺乏数据时，可根据机柜的散热量和送风温差计算得到。但每个工况区总的送风量都必须同时满足以下两个条件：

①  必须满足主机房内通风换气次数为20~40n/h。 ②  在保证送风温差为4~6℃的前提下，所选送风量必须能消除主机房内的冷负荷。 5.4 送回风系统设计的特点

采用活动地板送风顶棚回风时，活动地板下的空间和顶棚上留有的空间分别作为送回风道，由于它们的截面积很大，空气在里面的流动速度就较小，因此两者均可看作静压箱。在此设

计中要注意以下几个问题：

①  要适当控制活地板下送风的距离， 以便保持地板下均匀的静压值。因为活动地板下的电缆、通信线路及地板支架都会造成空气沿地板长度方向流动过程中的压力损失，如果送风距离较长，尽管所选风机能克服所有的压力损失，但送风的始、末段压差较大，不利于保持地板下均匀的静压。

②  要适当控制活动地板下的送风口的风速，使其值不大于3m/s。如果送风速较大且送风口过分集中在同一个端面出口，则在一定的全压下，出口处的动压较大，静压就较小，离该出口不远处的出风口就有可能成为实际的吸风口。

③  送风气流不要直接对着工作人员。长时间处于气流中，会使工作人员产生很强的吹风感，并感到极不舒适，甚至还会影响工作人员的身体健康。

④  活动地板敷设高度应按实际需要确定，一般为200~350mm。

空调系统常用活动地板上面嵌套装设的风口作为地板下的送风气流进入主机房的送风口（简称活动地板送风口）。实际上进入主机房的空气并不只通过活动地板送风口，也有通过拼搭的活动地板缝隙和为接线管开口而未堵严的活动地板开口进入。因此，一般采用30﹪~40﹪的主机房空调送风量来计算主机房空调送风口的面积；而冷却机柜所需送风口面积，必须按大于或等于冷却机柜实际所需风量来计算，以防进入机柜的冷却风量不足。 6.  小结

大中型电子计算机主机房空调系统设计的主要特点小结如下：

①  主机房中的负荷一般全年均为冷负荷，除夏季外均可利用室外自然冷源来消除室内余热，这样有利于降低空调系统的运行成本、节约能源。

②  活动地板的敷设高度一般为200~350mm。要注意控制活动地板的送风距离，保持地板下均匀的静压值。

③  送风温度应高于室内空气露点温度6~8℃，送风温差为4~6℃，活动地板送风口风速不要大于3m/s。

④  夏季最小新风量可取总送风量的5%。一般来说，该新风量足以满足室内卫生要求及维护室内所需正压。

⑤  主机房的空调系统采用全空气系统，换气次数为20~40n/h。空调负荷大的主机房可设两个或两个以上的空调系统，每个空调系统的最大风量应控制在30000~50000m3/h。 ⑥  主机房空气调节所需风量和冷却机柜所需风量要分别进行计算。

⑦  一般采用30﹪~40﹪的主机房空调送风量来计算主机房空调送风口的面积，按大于或等于冷却机柜所需风量来计算冷却机柜所需送风口的面积。

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