数据中心机房精密空调与气流组织共34页文档

暖通空调知识：机房精密空调构成及工作原理详解[工程类精品文档]本文内容极具参考价值,如若有用,请打赏支持,谢谢!机房精密空调可将机房温度及相对湿度控制于正负1摄氏度，从而大大提高了设备的寿命及可靠性，对于很多初次认识机房精密空调的人来说，感觉机房精密空调很神秘，到底和家用空调有什么区别呢，本文就对机房精密空调的构成进行详解。

下面对机房精密空调构成部分进行详解：（一）压缩机压缩机按其结构分为三类：开启式、半封闭式、全封闭式。

目前大部分机房专用空调采用全封闭式压缩机。

全封闭制冷压缩机是一种压缩机与电动机一起，装置在一个密闭铁壳内形成的一个整体。

从外表看只有压缩机的吸排气管接头和电动机的导线；压缩机壳分为上下两部分，压缩机和电动机装入后，上下铁壳用电焊焊接成一体。

平时不能拆卸，因此机器使用可靠。

在全封闭制冷压缩机中，又有活塞型压缩机和涡旋式压缩机。

全封闭涡旋式制冷压缩机，它的构造主要由下列各项组成：旋转式进、出口阀门；压力表接口；内置式过载保护；弹性机座；曲轴箱加热器；内置式润滑油泵。

涡旋式制冷压缩机最大的优点是：1、结构简单：压缩机体仅需2个部件（动盘、定盘）就可代替活塞压缩机中的15个部件。

2、高效：吸气气体和变换处理气体是分离的，以减少吸气和处理之间的热传递，可以提高压缩机的效率。

涡旋压缩过程和变换过程都是非常安静的。

（二）蒸发器1、蒸发器的分类：蒸发器按其被冷却的介质种类可分为冷却液体的蒸发器（干式蒸发器）和冷却空气用的蒸发器（表冷式蒸发器）这两大类。

机房空调系统所使用的蒸发器一般为冷却空气的蒸发器。

当制冷系统的氟里昂液态进入膨胀阀节流后送入蒸发器，属于汽化过程，这时候需要吸收大量热量，使房间温度逐步降低、以达到制冷及去湿效果。

2、A型蒸发器A型结构蒸发器的优点是该结构具有较大的迎风面积和较低的迎面风速以防止逆风带水。

蒸发器配备有1／2铜管铝翅片及不锈钢凝结水盘，以利热量更好的传递。

蒸发器盘管分为多路进入并作交错安排，籍此将每个制冷系统都能遍布于盘管迎风面上，当单一制冷系统运行时，显热制冷量可达总制冷量的55％60％。

数据中⼼IT机房末端⽓流组织管理从数据中⼼的发展史来看，以提⾼空调的制冷效率、降低机房制冷能耗为推动⼒，数据中⼼IT机房末端的⽓流组织⽅式，从最初的冷热风混合淹没式到冷热通道分离式，再到冷/热通道封闭式及⾏间空调等⽅式的演变，都是围绕着以风为介质进⾏末端空调和IT设备冷热交换效率的优化来进⾏的。

以风为介质进⾏末端空调和IT设备的冷热交换的制冷模式仍然是现阶段数据中⼼的绝对主流应⽤，为实现数据中⼼在不增加投资、不降低数据中⼼可靠性的前提下，对数据中⼼的⽓流组织进⾏精细化管理，降低数据中⼼PUE、节约能耗具有重⼤的现实意义。

先让我们来看看风制冷的理论依据，下式是风量同制冷量的计算式，它反映了在不同温差条件下，风量与热量之间的换算关系。

Qs=Cp*ρ*L*(T1-T2)在通常的室内环境下，其中：Qs是现热量（单位Kcal/h，1KW=860Kcal/h）；Cp是空⽓⽐热（0.24Kcal/kg℃）；L是风量（单位CMH，即m³/h）；ρ是空⽓⽐重（1.25Kg/m³）；T1，T2分别是精密空调的回风温度和送风温度（或IT设备后端出风温度和前端进风温度）；经过上式计算，当精密空调的回风温度和送风温度（或IT设备后端出风温度和前端进风温度）差为10℃时，空调每带⾛1KW热量所需要的风量近似为300CMH。

这个10℃温差我们以机房常⽤温度（回：24~30℃；送：14~16℃）来参考，最新的《数据中⼼设计规范（GB50174-2017）》对机房送回风温差可放宽⾄8~15℃，那么对应的空调每带⾛1KW热量所需要的风量近似为360~200CMH。

由此可见，风受控地流经IT设备内，才能有效地带⾛IT设备的发热。

如果风不流经IT设备内部，风从精密空调出风⼝经其它途径“短路”回到精密空调出风⼝的⾏为，都是低效的和不节能的。

所以我们在进⾏数据中⼼设计、建造、验证和运维的过程中都要注重对⽓流进⾏精细化管理。

浅谈数据中心IT机房的空气调节（上篇）-气流遏制摘要:1、建立数据中心 IT 机房“冷通道封闭模型”和“热通道封闭模型”，使用CFD 软件进行模拟仿真，从 IT 机房内的气流速度、气流压力、气流组织和温度分布进行分析，对比不同气流遏制方式在实际应用中的差异。

2、从舒适度、制冷中断的响应时间、冷量损失、凝露风险和门禁设置等方面，对比不同的气流遏制方式在实际应用中的优点和缺点。

一、数据中心的气流扼制数据中心的气流扼制是对 IT 机房内的冷/热气流进行隔离，采用气流遏制系统可以使机房内的 IT 设备进风口温度尽量保持一致，从而减少或消除机房内的局部热点。

常用的气流扼制方法有:封闭冷通道和封闭热通道。

1. 冷通道封闭系统冷通道封闭系统是采用高架地板下送风方式和封闭冷通道的顶部以及两端来实现气流遏制;在高架地板下方流过冷却空气，高架地板上方的空间充满热空气。

(图 1 所示)2. 热通道封闭系统2.1 热通道封闭系统一般有两种方式:行间制冷的热通道气流遏制系统和垂直风管式热通道气流遏制系统。

如果 IT 机房内有部分高功率机柜(15KW 及以上)时，也可以两种方式共同使用，在两个高功率机柜中间配置行间空调。

2.2 本文中的热通道封闭模型是采用垂直风管式热通道气流遏制系统，在机房顶部区域采用吊顶的方式封闭出热空气回流区域，使用垂直风管与机柜间的热通道和精密空调的回风口进行连接，部署热通道气流遏制系统。

吊顶下方充满冷却空气，吊顶上方充满热空气，热空气回流至精密空调的回风口。

(图 2所示，热通道封闭模型是采用垂直风管式热通道气流遏制系统。

)二、机房模型简介三、数据中心的气流组织1. 冷通道封闭系统的CFD仿真1.1 冷通道封闭系统气流组织1.2 通风地板开度为 100%1.3 通风地板开度为 100%时，模型仿真结果使用 CFD 软件对模型仿真计算后，发现在通风地板开度为 100%的情况下，冷通道中间的气流量很大，然后向两端逐渐减小;由以在冷通道两端的通风地板流量为最小。

数据中心机房空调气流组织研究数据中心机房是存储和管理大量计算机服务器的关键设施，而机房空调系统则是保证服务器正常运行的重要设备之一。

为了确保机房内的温度和湿度处于合适的范围，机房空调系统必须能够有效地组织气流，以保持适当的温度分布和空气流通。

因此，对数据中心机房空调气流组织进行研究具有重要的理论和实践意义。

首先，合理的气流组织可以有效地降低机房的能耗。

通过优化空气流通路径和风速分布，可以减少冷气流与热设备之间的混合，从而降低冷却负荷。

此外，适当的气流组织还可以减少冷气流的短路现象，提高冷气流的利用效率，进一步降低能耗。

因此，在设计和运行机房空调系统时，需要考虑气流组织的优化，以提高能源利用效率。

其次，良好的气流组织可以保证机房内的温度分布均匀。

在机房内，热设备会产生大量热量，而温度过高可能会导致设备故障或过早损坏。

通过合理的气流组织，可以将冷气流送到热设备周围，有效降低设备温度，保持设备的正常运行。

此外，均匀的温度分布还可以减少设备之间的温差，减轻设备的热应力，延长设备的使用寿命。

最后，合理的气流组织还可以改善机房内的空气质量。

在机房内，由于设备运行产生的微粒、化学物质和湿度等因素，可能会影响空气质量，进而影响设备的正常运行和人员的健康。

通过优化气流组织，可以将污染物排出机房，保持机房内的空气新鲜和清洁，提供良好的工作环境。

总之，数据中心机房空调气流组织研究是一个重要的课题。

通过优化气流组织，可以降低能耗、提高设备的运行效率和寿命，并保证机房内的空气质量。

未来，我们需要进一步深入研究机房空调气流组织的优化方法和技术，以满足日益增长的数据中心需求，同时减少对环境的不良影响。

机房精密空调的组成及工作原理机房是针对现代电子设备机房设计的专用空调，它的工作精度和可靠性都要比普通空调高得多。

在计算机机房中的设备是由大量的微电子、精密机械设备等组成，而这些设备使用了大量的易受温度、湿度影响的电子元器件、机械构件及材料。

要提高这些设备使用的稳定及可靠性，需将环境的温度湿度严格控制在特定范围。

机房精密空调可将机房温度及相对湿度控制于正负1摄氏度，从而大大提高了设备的寿命及可靠性。

一、精密空调的组成及工作原理精密空调主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。

一般来说空调机的制冷过程为：压缩机将经过蒸发器后吸收了热能的制冷剂气体压缩成高压气体，然后送到室外机的冷凝器;冷凝器将高温高压气体的热能通过风扇向周围空气中释放，使高温高压的气体制冷剂重新凝结成液体，然后送到膨胀阀;膨胀阀将冷凝器管道送来的液体制冷剂降温后变成液、气混合态的制冷剂，然后送到蒸发器回路中去;蒸发器将液、气混合态的制冷剂通过吸收机房环境中的热量重新蒸发成气态制冷剂，然后又送回到压缩机，重复前面的过程。

二、机房空调的重要性1、温度、湿度控制对计算机机房的重要性在计算机机房中的设备是由大量的微电子、精密机械设备等组成，而这些设备使用了大量的易受温度、湿度影响的电子元器件、机械构件及材料。

温度对计算机机房设备的电子元器件、绝缘材料以及记录介质都有较大的影响;如对半导体元器件而言，室温在规定范围内每增加10℃，其可靠性就会降低约25%;而对电容器，温度每增加10℃，其使用时间将下降50%;绝缘材料对温度同样敏感，温度过高，印刷电路板的结构强度会变弱，温度过低，绝缘材料会变脆，同样会使结构强度变弱;对记录介质而言，温度过高或过低都会导致数据的丢失或存取故障。

湿度对计算机设备的影响也同样明显，当相对湿度较高时，水蒸汽在电子元器件或电介质材料表面形成水膜，容易引起电子元器件之间出现形成通路;当相对湿度过低时;容易产生较高的静电电压，试验表明：在计算机机房中，如相对湿度为30%，静电电压可达5000V，相对湿度为20%，静电电压可达10000V，相对湿度为5%时，静电电压可达20000V，而高达上万伏的静电电压对计算机设备的影响是显而易见的。

IDC机房空调系统气流组织研究与分析摘要：本文阐述了IDC机房气流组织的设计对机房制冷效率有重要影响，叙述现有空调系统气流组织的常见形式。

同时重点对IDC机房常见的几种气流组织进行了研究与分析，对比了几种气流组织的优缺点，从理论与实践中探讨各种气流组织情况下冷却的效率。

关键词：IDC、气流组织、空调系统一、概述在IDC机房中，运行着大量的计算机、服务器等电子设备，这些设备发热量大，对环境温湿度有着严格的要求，为了能够给IDC机房等提供一个长期稳定、合理、温湿度分布均匀的运行环境，在配置机房精密空调时，通常要求冷风循环次数大于30次，机房空调送风压力75Pa，目的是在冷量一定的情况下，通过大风量的循环使机房内运行设备发出的热量能够迅速得到消除，通过高送风压力使冷风能够送到较远的距离和加大送风速度；同时通过以上方式能够使机房内部的加湿和除湿过程缩短，湿度分布均匀。

大风量小焓差也是机房专用空调区别于普通空调的一个非常重要的方面，在做机房内部机房精密空调配置时，通常在考虑空调系统的冷负荷的同时要考虑机房的冷风循环次数，但在冷量相同的条件下，空调系统的空调房间气流组织是否合理对机房环境的温湿度均匀性有直接的影响。

空调房间气流组织是否合理，不仅直接影响房间的空调冷却效果，而且也影响空调系统的能耗量，气流组织设计的目的就是合理地组织室内空气的流动使室内工作区空气的温度、湿度、速度和洁净度能更好地满足要求。

影响气流组织的因素很多，如送风口位置及型式，回风口位置，房间几何形状及室内的各种扰动等。

二、气流组织常见种类及分析：按照送、回风口布置位置和形式的不同，可以有各种各样的气流组织形式，大致可以归纳以下五种：上送下回、侧送侧回、中送上下回、上送上回及下送上回。

1)投入能量利用系数气流组织设计的任务，就是以投入能量为代价将一定数量经过处理成某种参数的空气送进房间，以消除室内某种有害影响。

因此，作为评价气流组织的经济指标，就应能够反映投入能量的利用程度。

数据中心机房空调系统气流组织研究与分析 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】IDC机房空调系统气流组织研究与分析摘要：本文阐述了IDC机房气流组织的设计对机房制冷效率有重要影响，叙述现有空调系统气流组织的常见形式。

同时重点对IDC机房常见的几种气流组织进行了研究与分析，对比了几种气流组织的优缺点，从理论与实践中探讨各种气流组织情况下冷却的效率。

关键词：IDC、气流组织、空调系统一、概述在IDC机房中，运行着大量的计算机、服务器等电子设备，这些设备发热量大，对环境温湿度有着严格的要求，为了能够给IDC机房等提供一个长期稳定、合理、温湿度分布均匀的运行环境，在配置机房精密空调时，通常要求冷风循环次数大于30次，机房空调送风压力75Pa，目的是在冷量一定的情况下，通过大风量的循环使机房内运行设备发出的热量能够迅速得到消除，通过高送风压力使冷风能够送到较远的距离和加大送风速度；同时通过以上方式能够使机房内部的加湿和除湿过程缩短，湿度分布均匀。

大风量小焓差也是机房专用空调区别于普通空调的一个非常重要的方面，在做机房内部机房精密空调配置时，通常在考虑空调系统的冷负荷的同时要考虑机房的冷风循环次数，但在冷量相同的条件下，空调系统的空调房间气流组织是否合理对机房环境的温湿度均匀性有直接的影响。

空调房间气流组织是否合理，不仅直接影响房间的空调冷却效果，而且也影响空调系统的能耗量，气流组织设计的目的就是合理地组织室内空气的流动使室内工作区空气的温度、湿度、速度和洁净度能更好地满足要求。

影响气流组织的因素很多，如送风口位置及型式，回风口位置，房间几何形状及室内的各种扰动等。

二、气流组织常见种类及分析：按照送、回风口布置位置和形式的不同，可以有各种各样的气流组织形式，大致可以归纳以下五种：上送下回、侧送侧回、中送上下回、上送上回及下送上回。

1)投入能量利用系数气流组织设计的任务，就是以投入能量为代价将一定数量经过处理成某种参数的空气送进房间，以消除室内某种有害影响。

北京某数据中心空调气流组织节能分析摘要近年来，随着新基建、物联网技术、工业互联网的快速发展，数据中心领域的计算能力、存储规模等大幅度提高，使得数据中心市场规模快速扩大。

数据中心是一个高能耗行业，不仅其IT设备耗电较高，制冷设备的耗电量也非常大。

本文主要是对北京某数据中心机房内温湿度、空调耗电量测试。

采用Airpak软件对本数据中心气流组织进行CFD模拟。

关键词：新基建，数据中心，气流组织、能源使用效率1.引言随着人工智能、5G、物联网技术快速发展，数据中心制冷系统也在随之更新换代，中大型数据中心采用水冷式制冷系统成为主流。

本文以北京市某数据中心为例[1]，对弥漫式送风方式和封闭冷通道进行能耗测试。

使用Airpak软件对数据中心机房内弥漫式气流组织、封闭冷通道、封闭热通道进行建模分析，导出速度、温度云图。

2.机房测试2.1项目概况本项目制冷系统冷冻侧冷冻供回水温度为14/20 ℃，夏天冷却供回水温度为32/37 ℃。

数据中心制冷设备共配置4套1000 RT（3517 kW）制冷单元，3用1备。

机房内有2155个标准机柜，每个机柜4.4 kW的额定功率。

2.2数据中心机房测试本次以数据中心302机房为测试对象，此模块机房面积465.65 ㎡，240个4.4 kW机柜，两侧有两个空调间，空调间配置5台水冷精密空调，四用一备，每台精密空调制冷量152 kW，额定功率为8.4 kW，风量为39400 m³/h。

测试依据本次机房测试依据包括《数据中心基础设施施工及验收规范》GB50462-2015等规范，按照机房内相关测试方法进行测试机房内环境[2]，在测试不同冷通道送风温度下的耗电量。

3.Airpak软件仿真模拟AIRPAK软件进行数值模拟，机房内具体尺寸、主要参数见下表3-1。

导出数据中心三种气流组织云图，并进行简要分析。

表3-1 机房内的具体设置参数表名称数量/个尺寸/m模型类型主要参数图形机柜2402.2×1.2×0.6creatblocks4.4kW机柜进出风口2402.2×0.6creatopenings/精密空调12.55×0.95×1.97creatblocks152kW精密空调风机尺寸22.55×0.95creatfans13.1 kg/s送风地板2400.6×0.6creatresistances/3.1弥漫式送风方式CFD模拟机房不同切面下速度分析，机房风速的速度范围在2 m/s到4 m/s之间。

数据中心机房上送风空调气流组织及运行模式分析摘要：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。