精确送风在通信机房节能改造的应用

张贺新， 简玮恺， 许新毅

（广东省电信规划设计院有限公司，广东 广州 510630）

0 引言

当今电子信息技术的快速发展，促使了通信行业的高速发展，同时也促进了通信行业基础设施建设的快速发展。通信机房有个重要的特点就是设备发热量大且发热稳定，通信设备对通信机房环境的要求较高[1]，为保证通信设备安全可靠运行，需向机房常年不间断提供空调冷量，机房空调几乎全年性运行，消耗着极大的电能。因此通信机房空调方面存在着较大的节能潜力，主要在于提高空调利用率并节省空调能耗[2]。

1 精确送风技术

目前，许多通信机房特别是较早期建设的机房普遍采用上送风空调系统，这种送风方式是敞开式的气流组织，一般将冷风输送到机房后，先冷却机房环境，再冷却设备。由于受到机房结构和布局的影响，上送风空调机房内实际气流组织比较复杂，气流组织混乱，整个机房的制冷效率比较低。空调冷风常常从机柜以上的空间、列列之间的过道及机柜的空置区“短路”流失[3]。另外，由于机房内可能存在着局部高发热量的机架区域，上述空调系统的冷风由于无法实现精确分配，局部设备功率密度高的区域会由于所分配的冷量不足而形成局部热点；局部“热点”形成，影响局部通信设备正常工作。

通过技术分析比较，采用精确送风技术能够经济、可靠解决这些上送风空调带来的问题[4]。精确送风技术是通过改造送风管，采用全封闭冷风管道送风方式，将空调冷风直接输送至每个机柜，然后利用精密空调调整送风的温度和风压，为每个机柜建立风道进行有针对性地送风。上送风机房机柜精确送风系统主要由空调器、静压箱、风管、调节阀等部分组成，其工作原理如图1所示。空调系统主风管把来自空调器的冷风经静压箱输送各分歧风管，然后通过各个分歧风管的调节阀后直接送到机柜内设备的进风口，对设备进行冷却。

各个分歧风管安装有调节阀，通过调节阀可以控制送给每个机柜的冷风量。

2 查勘要点

在确定改造方案之前，首先需要订立一些筛选机房的条件。因为通信机房种类、数目繁多。所以定好筛选条件，甄别应该改造且可以改造的机房，可避免给后续设计及施工带来不必要的障碍。如果这个机房不具备改造条件应在此阶段否决，以免带来不良后果或者浪费时间与精力。

根据实际情况，按照上述原则，可定下如下筛选条件：①局部过热严重造成设备经常高温报警的机房；②空调系统采用风管送风形式，非风帽送风或分体空调送风；③机柜列间距至少800 mm以上，避免安装新增的加框柜门后通道过窄而造成行走不便及设备安装、拆卸和维护困难；④机柜正上方是否有尾纤槽、灯盘或其他部件遮挡而阻碍精确送风系统的风管安装；⑤是否一体化机柜，机柜门能否单独拆卸下来安装新的加框机柜门；⑥辨别机房设备的重要性，因为本工程需要在在用设备不停机运行下施工，尽量避免选择重要机房施工。通过以上几点初步确定机房是否可以进行精确送风改造。

确定好筛选条件后，开始进行查勘工作，需要注意的是：改造的机房一般为旧机房，难以提供较完整的机房平面图。因此查勘时需要注意以下几个方面：①需要测量机房、机柜、空调风管、风口和灯盘的位置和大小尺寸数据，并且记录和描绘成图纸。②确认和记录机柜的正面和背面；③记录设备的功耗；④记录空调设备的运行状态及空调参数；⑤记录架空地板高度（针对下送风精确送风改造机房）；⑥记录机房名称及机楼位置。

3 设计要点

经过以上查勘后，才能进行方案的设计，设计时，需要从以下几个方面注意。

（1）得到通信机房的现状详细条件

得到通信机房的现状详细条件如各个机架的安装功率，每个空调的风量和冷量等参数。这些参数对精确送风的改造非常重要。

（2）校核当前空调器的风量和冷量

以上式中干空气定压比热容Cp通常取1.01，根据以上公式可以计算出来：M=0.17 kg/s(=509.19 m³/h，此处空气密度取1.2 kg/m³)。如另外一个单机架的发热量为1.6 kW，送回风温差为14℃，经过计算得M=0.113 kg/s(=339.46 m³/h，此处空气密度取1.2 kg/m³)。

从上面的计算可以看出来，不同安装功率的机架所需的风量是有很大差别的。因此校核各个机架的发热量，换算出所需风量，叠加后校核空调器风量是否满足要求是很重要的。校核满足要求后，利用风管上的风量调节阀调节各个分歧风管的风量，使其满足机架所要求的风量即可。

（3）校核当前空调器的全压

风机的压力是输送空气的动力，改造后由于新加了风管、弯头、阀门等部件，会增大局部阻力和沿程阻力。这就给原有空调器的风机带来了挑战。若风机全压不足，则最不利端的机架风量达不到设计工况，对设备造成不利影响。因此在设计工况下，计算最不利点的压力损失来校核风机的压力是否满足要求是很重要的。如若不够，需要采取措施，例如通过增加局部空调、风机等方法来满足要求。

图1 上送风机房机柜精确送风原理

（4）校核当前风管风速

新加的风管内的空气流速不能太大，要满足机房环境噪音控制要求，一般应小于2 m/s。

（5）新加的风管应设保温

新加的风管应设保温，保温材料一般选用难燃B级发泡橡胶材料保温，厚度一般为19 mm，防止结露及冷量损失。

4 工程实例应用

图2为某通信机房精确送风改造前后机柜排风的实测温度值对比。

图2 精确送风改造前后机柜排风温度对比

从图2可以看出，经精确送风改造后的机架的排风温度明显比改造前低了，不同机柜的排风温度比原来平均低 2℃以上，说明精确送风改造效果理想，取得了良好的节能效果。该技术目前已经在部分运营商的通信机房和互联网数据中心（IDC）机房采用，有效地解决了原有上送风空调送风的产生局部过热的难点，提高了制冷效率，降低了空调负荷，产生了良好的节能效益[6]。

5 结语

精确送风技术是一项对现有的上送风通信机房改造后能取得显著节能效益的实用节能技术。上送风通信机房经过精确送风改造后，可以更有效地进行气流组织[7-8]，将冷风直接送到机柜内，对通信设备直接冷却，提高冷却率，达到节能降耗的效果。文中对精确送风技术进行了介绍与分析，并主要简述了精确送风节能改造应用的查勘和设计要点，最后通过一个工程实例，对精确送风改造前后的实测机架排风温度值进行对比分析，说明了精确送风技术的可行性与节能性。

[1]中华人民共和国通信行业标准.YD/T 5003-2005.电信专用房屋设计规范[S].北京:北京邮电大学出版社,2006:24-28.

[2]周航,彭殿贞.通信机房节能热管理设计探讨[J].邮电设计技术,2009(03):67-71.

[3]赖世能, 侯福平, 宗凌.IDC机房上下送风方式空调系统分析比较[J].电信技术,2005(11):33-35.

[4]中国电信集团公司电源技术支撑中心.连载19: 上送风机房机柜精确送风技术[J].广东通信技术,2009(12):36-39.

[5]赵荣义,范存养,薛殿华,等.空气调节[M].北京:中国建筑工业出版社,2006: 55-58.

[6]林玉龙, 张文生.数据中心采用全封闭冷气通道送风节能技术[J].广东通信技术,2011(05):11-13.

[7]赵军锋,赵景召.电信机房规划设计及综合布线的分析[J].通信技术,2010,43(12):171-173.

[8]赖滇.个人通信中的几个安全问题[J].信息安全与通信保密,2006(11):106-108,111.