关于通信机房气流组织优化的探讨

张立浩

（中通服咨询设计研究院有限公司，南京 210000）

1 气流组织方式

根据冷风、热风在整个机房内的循环方式，可将气流组织分为以下四种形式：房间级气流组织形式、静压仓气流组织形式、机架气流组织形式。下面分别介绍这几种气流组织形式：

1.1 房间级气流组织

在机房的气流组织中精密空调的送风方式起着决定性的作用。精密空调的送、回风方式不同，其整个机房的气流组织形式是截然不同的。

1.2 静压箱气流组织

通信机房的静压仓是为了保证有足够的送风压力而设计出的一个压力容器，它是精密空调送出的冷风所经过的第一道气流路径，它的压力以及精密空调的送风速度都是不可忽略的。对于下送风，地板下为静压箱，所需要的是静压，只有保持静压箱中有足够的静压且静压的分布趋于相对均匀，才能保证每个机架的气流量。

1.3 机架级气流组织

机架是数据中心为IT设备提供可靠的物理运行微环境场所，机架气流组织形式显得非常关键，它是精密空调送出的冷风给IT设备所经历的最后一道气流路径。

2 通信机房现状

本文主要对房间级气流组织方式进行探讨，根据机房平面、空调、机柜功耗布置现状，采用计算流体力学（CFD）的分析方法，模拟机房布置与设备参数设定对机房内温度场、风速场的影响，分析局部热点产生的原因，提供优化建议。

某运营商通信机房面积为：24.12m×16.97m=409.32m2，机房顶高4.35m，结构梁高3.76m，机房采用风管精确送风与风帽上送风相结合的气流组织方式，不设置冷热通道，冷风从送风风管或风帽送出，与机房内热空气混合后进入空调主机前侧下送风口从而完成一个气流循环，机房共设置11台机房专用空调。

3 仿真模拟分析

机房的发热源为IT机柜，机柜发热量直接取决于设备功耗，下图为根据机柜功耗模拟的机房温度场。CFD模拟按0.1米网格设定，设定迭代次数2000次，实际迭代924次完成。经模拟，1米高度处的风速场、温度场如下所示：

由上图可见整体风速流场较为均匀，大部分区域风速处于1.26～5.00m/s之间，局部风速超过10m/s（8号空调初始送风风速为16.9m/s）。但是由于机柜和机房承重柱的布置，局部区域存在涡流，对空气的流通产生一定的影响，可能产生局部散热不畅的情况。

风速场矢量图（1米高度、顶视角）

此外由本图可见西侧第2、3列机柜周边温度场温度较高，局部达到29～34摄氏度。从机柜功耗角度分析，西侧第2、3列机柜的单机柜功耗约为4.5KW和6.8KW，发热量较大。从暖通角度分析，由于部分风口的实测风量较低，对机柜的散热能力较弱，形成了局部的热量聚集区。

4 结束语

4.1 通过对本项目进行CFD模拟分析，可以得到如下结论

a）本机房整体风速场较为均匀，但部分设备与柱之间存在涡流，对局部散热效果存在一定的影响；

b）部分上送风口风速较小或无风，导致列间送风量偏小，两侧机柜得不到足够的冷量；同时由于上送风与集中回风之间未形成隔离，出现了一些气流短路现象，局部温度达到29～34摄氏度；

c）参考西侧2、3列机柜的单机柜功耗与温度场情况可见，现有空调系统对高功耗的机柜散热效果不佳，存在一定的优化空间。待其他机柜满配后，散热的负担将更加沉重。

4.2 根据CFD仿真模拟结果提出的建议如下

a）建议对送风口无风、少风的情况进行检修，看是否是空调设备无法提供额定风量或是管路漏损的原因；

b）建议采用下送上回的方式对对送风方式进行优化，减少气流短路和涡流带来的影响。

c）西南侧的实测温度大于模拟温度，考虑到空调送风温度参数是设计温度17度而非实测温度、机柜功耗不高等因素，建议核实是否是送风温度设定较高的原因。