從數據中心的發展史來看，以提高空調的制冷效率、降低機房制冷能耗為推動力，數據中心IT機房末端的氣流組織方式，從最初的冷熱風混合淹沒式到冷熱通道分離式，再到冷/熱通道封閉式及行間空調等方式的演變，都是圍繞著以風為介質進行末端空調和IT設備冷熱交換效率的優化來進行的。以風為介質進行末端空調和IT設備的冷熱交換的制冷模式仍然是現階段數據中心的絕對主流應用，為實現數據中心在不增加投資、不降低數據中心可靠性的前提下，對數據中心的氣流組織進行精細化管理，降低數據中心PUE、節約能耗具有重大的現實意義。

先讓我們來看看風制冷的理論依據，下式是風量同制冷量的計算式，它反映了在不同溫差條件下，風量與熱量之間的換算關系。

Qs=Cp*ρ*L*(T1-T2)

在通常的室內環境下，其中：

Qs是現熱量（單位Kcal/h，1KW=860Kcal/h）；

Cp是空氣比熱 （0.24Kcal/kg℃）；

L是風量（單位CMH，即m3/h）；

ρ是空氣比重（1.25Kg/m3）；

T1，T2分別是精密空調的回風溫度和送風溫度（或IT設備后端出風溫度和前端進風溫度）；

經過上式計算，當精密空調的回風溫度和送風溫度（或IT設備后端出風溫度和前端進風溫度）差為10℃時，空調每帶走1KW熱量所需要的風量近似為300CMH。這個10℃溫差我們以機房常用溫度（回：24~30℃；送：14~16℃）來參考，最新的《數據中心設計規范（GB50174-2017）》對機房送回風溫差可放寬至8~15℃，那么對應的空調每帶走1KW熱量所需要的風量近似為360~200CMH。

由此可見，風受控地流經IT設備內，才能有效地帶走IT設備的發熱。如果風不流經IT設備內部，風從精密空調出風口經其它途徑“短路”回到精密空調出風口的行為，都是低效的和不節能的。所以我們在進行數據中心設計、建造、驗證和運維的過程中都要注重對氣流進行精細化管理。

設計階段的氣流管理

我們以一個簡單的模塊機房為例，來說明設計時對氣流管理的要點。某模塊機房和精密空調房的建筑面積為104㎡，共?40個IT機柜，每個機柜的平均發熱為3.8KW，40個機柜平均分成四排組成兩個冷通道封閉模塊，采用防靜電地板構成的靜壓箱下送風方式。

通常情況下設計人員在對空調選型的時候，都會注重精密空調的顯冷量和IT負載發熱量及環境熱負荷的平衡關系，經計算需要制冷的目標總熱負荷（設備熱負荷+環境熱負荷）為167.6KW，那么選3臺顯冷量大于83.8KW的空調（2用1備）。空調選型時除了要關注冷量外，還應重點關注精密空調的風量參數。依據上文中的風量和熱量的關系式，如果IT機房的送回風設計目標溫差是8℃，那么單臺空調的送風能力應大于：83.8*360=30168CMH；如果IT機房的送回風設計目標溫差是15℃，那么單臺空調的送風能力應大于：83.8*200=16660CMH。但是考慮到地板縫和其它工藝不可避免的漏風，故空調的送風能力還應大于上述計算值6%的風量較為穩妥（下文將給出理由）。

在上述案例中采用防靜電地板構成的靜壓箱下送風方式，防靜電地板是靜壓風箱的外壁組成部分之一。在本案例中，防靜電地板的不僅要具備相應的防靜電、承重載荷的能力，還應具備良好的氣密性，以防止空調冷風泄漏。我們實測考察過行業中常用的兩類防靜電地板，下表是它們的部分特征對比：

這兩類防靜電地板的氣密性具備很大的差異，從它們的拼接剖面也可以看出他們氣密性的差異，鋼制波紋防靜電地板的拼接剖面有個碗型凹槽，且鋼制地板的外表面容易變形，壓力氣流較容易從拼縫中泄出。而硫酸鈣直邊防靜電地板的拼縫小，在同等靜壓差的條件下，硫酸鈣直邊防靜電地板的密封效果要優于鋼制波紋防靜電地板的密封效果。如果在支撐橫擔面貼上聚酯泡沫密封壓條，它們的密封效果將會更優。

除了防靜電地板漏風外，其它的漏風因素如精密空調的送風方式、加濕器安裝位置和送風方式等都應在設計時仔細規避。下圖中精密空調送風最好是用密閉性良好的風箱和風管把風送至IT設備區域。同時在每個出風口都安裝自垂式止回閥，防止空調備用停機時冷風從此逆流返回。還有IT機柜區域盡量避免安裝其它設備支架穿過防靜電地板而造成漏風。

施工階段的氣流管理

施工期間要嚴格按照設計要求進行材料選型、加強施工工藝的管理，如注重對線管穿墻/地板的工藝封堵、消除靜壓箱內的墻身、板材接縫、地板拼縫等的漏風因素、強化封閉冷通道板材拼接縫隙的氣密性等，尤其注意防靜電地板同墻身的拼接工藝。

驗證測試階段的氣流管理

數據中心的驗證測試的目的是通過技術檢測手段以驗證項目的施工成果是否達到設計要求。而氣流組織的總風量平衡應是IT機房氣流組織驗證測試的必要環節，但不少項目卻忽視了這一點。在機房設計負荷滿載、主用空調風扇全速開啟的情況下，總風量平衡測試的目的是驗證精密空調的是否將足夠的風量送至機柜冷通道內。

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上式是我們對多個機房驗證測試總結的經驗式，其中：

L1，L2，Ln為每個防靜電通風板的風量（每個風口的風量值可以用風量罩現場測得）；

Ls/h為精密空調循環風量總和；

經過多個項目測試數據對比分析，即使對氣流管理較優秀的機房，也會有15%的風量很難避免地以其它的形式泄漏；

上文中環境熱負荷為15.6KW占總熱負荷的9%左右。從其它縫隙泄漏的冷氣量的15%?之9%的部分可以滿足環境熱負荷制冷的需求，剩下的6%需要空調額外多出的風量來補充，這就是上文中空調送風量額外增加6%的原因。

運維階段的氣流管理

運維期間的氣流管理，主要體現在以下幾個方面：平時加強防靜電地板組成的靜壓風箱的管理，防止一切泄漏因素，如地板掀開、空隙封堵材料脫落等；根據不同區域的熱密度大小調節出風口地板的風量（運維團隊應配備風量罩，根據上文熱量和風量關系式確定各出風口的風量大小），以避免局部熱點出現；機柜IT設備安裝空缺位用標準盲板進行封堵，確保氣流從正在運行的IT設備內部流過。

氣流組織發展到行間空調送風的冷/熱通道封閉模式，空調風量的利用效率得到了進一步的提高，減少了中間環節的風量泄漏，相對來說氣流的管理變得更為簡單，做好封閉冷/熱通道的氣密性就可以很好的提高空調風量的利用效率。但行間空調制冷模式也有其自身的不足，如：應對溫濕度波動的能力有所降低，也降低了備用精密空調的使用效率等。最終采取哪種氣流組織及管理方案要因地制宜，綜合各種因素來選擇最合適的配置。

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總結

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