機房對機房空調的要求
機房是數(shù)據(jù)處理中心，安裝有大量的計算機、磁帶機、磁介質、交換機、路由器等對環(huán)境溫濕度、潔凈度要求較高的精密設備，對機房環(huán)境有嚴格的要求，其中最重要的是機房溫度、濕度和潔凈度三個指標。
機房專用空調(精密空調)是為計算機機房(包括程控交換機房)專門設計的特殊空調機，精密空調系統(tǒng)的設計是為了進行精確的溫度和濕度控制，精密空調系統(tǒng)具有高可靠性，保證系統(tǒng)終年連續(xù)運行，并且具有可維修性、組裝靈活性和冗余性，可以保證數(shù)據(jù)機房四季空調正常運行。
計算機機房專用空調在設計上與傳統(tǒng)的舒適性空調有著很大區(qū)別，二者為不同的目的而設計，無法互換使用。計算機機房內必須使用機房專用空調。
機房專用空調設備類型
機房專用空調設備制冷系統(tǒng)形式很多，可以根據(jù)工程項目的特點，選用不同的制冷系統(tǒng)。機房專用空調機組制冷系統(tǒng)主要冷卻形式有風冷式、水冷或乙二醇水冷式、冷凍水式、雙冷源系統(tǒng)等。
能效評估
PUE值可以從1.0到無限大，國際較先進的機房通常在1.5-2.0。
機房空調節(jié)能措施
1.機房專用空調設備選型
在對自控新風冷氣機設備進行選型過程中，機房的熱負荷和換氣次數(shù)是最為重要的參數(shù)依據(jù)，因為這兩項參數(shù)決定了機房的溫濕度能否得到恒定以及機房的潔凈度能否得到滿足。所以我們在機房專用空調設備選型時先選定這兩項數(shù)據(jù)，然后再對選定的新風設備型號進行其它次要數(shù)據(jù)項的驗證。根據(jù)機房熱負荷及換氣次數(shù)的計算，可以對機房專用空調設備的設備型號進行選定。
2.空調系統(tǒng)設計
一般空調系統(tǒng)設計時，系依“最大負荷再加上20-50%預留負載量”而設計；實際運行時，空調系統(tǒng)均并未達滿負載狀態(tài)，系統(tǒng)存有甚大的冗余；因此空調系統(tǒng)需要：
將不必要的冗余空調負載減供；
將無效使用的進行無效能減供；
有效使用大自然新風供冷的制冷能力。
3.機房空調的和諧制冷設置(13種手段)
（1）提高制冷系統(tǒng)溫度設置值。
為了最大限度的提高容量和優(yōu)化效率，設置點不應低于維持設備進氣溫度所需的數(shù)值。
（程控機房的溫度要求保持在15℃-25℃以內，程控交換機房的溫度設定為20℃，精度為1℃。在設備對環(huán)境的要求范圍相對寬松的情況下，沒有根據(jù)環(huán)境溫度及設備特點作出相應的調整，室內溫度一年四季保持恒溫恒濕狀態(tài)。這不僅是對電量的浪費，也是對技術優(yōu)勢的浪費。）
（2）適當設定回風溫度值。
節(jié)能理論依據(jù)是，當程控機房需要降溫時，空調工作在制冷狀態(tài)，此時若將回風溫度值設高些（在滿足機房溫度要求的條件下），會使壓縮機運行時間縮短起到節(jié)能作用。同理，當程控機房需要升溫時，空調工作在加熱狀態(tài)，此時若將回風溫度值設低些，會使加熱器運行時間縮短起到節(jié)能作用。
（3）改變空調7×24小時不間斷運行方式為間斷性的運行方式；
（4）通過現(xiàn)有機房新風換氣系統(tǒng)充分利用室外溫度來調節(jié)室內溫度(冬季)；
（5）加強機房密封性能，夏季合理利用機房窗簾調溫（經(jīng)驗數(shù)據(jù)顯示通常窗簾可以有10℃左右的調溫能力）；
（6）在加/除濕耗能較大的機房可以考慮增加專用加/除濕設備；
根據(jù)設備規(guī)格：一般每80平方米空間配置一臺加濕機和除濕機，技術規(guī)格為加濕機5-9公斤/小時、除濕機3-5公斤/小時。在機房相對濕度低于20%時開啟加濕機，相對濕度高于80%時開啟除濕機。
如果機房使用單獨加濕器，切勿使機房濕度值高于需求，這會導致多個制冷設備相抵觸運行:如果兩個制冷系統(tǒng)回流氣體溫度不一致，或兩個設備的濕度傳感器校準不一致，或兩個設備設定的濕度值不同。制冷系統(tǒng)抵觸運行將導致一臺制冷設備會降低空氣濕度，另外一個則會增加空氣濕度。這一運行模式極其浪費資源，而且機房管理員也不容易發(fā)現(xiàn)。
制冷系統(tǒng)濕度抵觸運行問題可通過以下方式解決:
a)使用中央濕度控制；b)協(xié)調制冷設備之間的濕度值；c)關閉制冷系統(tǒng)中一個或多個加濕器；d)使用浮動數(shù)值設定。
確認系統(tǒng)設定值是否相同，校準是否相同，并且擴大浮動數(shù)值設定范圍。一般情況下，將浮動數(shù)值范圍設定為士5%，便可以糾正這一問題。
（7）機房空調聯(lián)機控制；
a.采取空調聯(lián)機控制運行的理論依據(jù)
對于某機房區(qū)域配置兩臺或多臺空調設備并且各自獨立運行時，由于多臺空調系統(tǒng)之間存在個體差異會帶來巨大的內部損耗，現(xiàn)象是部分空調處于加熱狀態(tài)，而部分空調則處于降溫狀態(tài)；或者是部分空調處于加濕狀態(tài)，而部分空調則處于除濕狀態(tài)，其主要原因如下：
空調內部溫濕度傳感器一致性差異或部分傳感器損害；
空調設備溫濕度設置的差異或異常；
空調回風路由的不同或整個機房溫濕度部分差異；
往往上述原因所帶來的空調內部損耗不易察覺或無法察覺，這樣所帶來的電能損失是相當巨大的。以某機房所作的統(tǒng)計分析，從11月至2月的機房電費支出中每月近三分之一的電費是由于多臺空調處于獨立工作而內耗掉了。
b.空調內部損耗分析
假設空調Ⅰ對室內溫度檢測正常，而空調Ⅱ檢測有1℃的偏差，兩臺空調設置溫度為20℃，穩(wěn)定狀態(tài)范圍在18℃-22℃，當溫濕度傳感器探頭檢測到室溫高于22℃時，壓縮機將起動降溫，低于18℃時，加熱機構則起動升溫。
a) 0----t1段：空調Ⅰ和空調Ⅱ處于穩(wěn)定狀態(tài)，空調Ⅰ檢測的室溫為20℃，空調Ⅱ由于偏差1℃檢測值在21℃，此時兩空調既不加濕，也不降溫。
b) t1----t2段：由于機房溫度的升高（或是外界環(huán)境變化，或是通信設備運行造成的升溫）�？照{Ⅰ和空調Ⅱ檢測溫度均在升高。
c) t2----t3段：由于空調Ⅱ的傳感器檢測的溫度已超過22℃（其實有1℃的偏差）。故空調Ⅱ壓縮機起動，開始降溫�？照{Ⅰ也隨之溫度下降。
d)t3----t4段：隨著空調Ⅱ的不斷降溫（此時已經(jīng)存在傳感器偏差引起的不必要的降溫了），在空調Ⅱ達到20℃時并沒有停止降溫，因為空調內部設置有延時功能，仍要持續(xù)一段時間來降溫，在t3時刻，空調Ⅰ的檢測溫度已低于18℃的臨界值，故空調Ⅰ開始升溫，此時間段是空調Ⅰ升溫，空調Ⅱ降溫，處于相互作用沖抵階段，此時便產(chǎn)生嚴重且不必要的內部損耗。
c.聯(lián)機控制方案
a)選取機房中某一臺空調作為主控空調（空調1），其他空調依次與其控制器連接；
b)通過主控空調來設置聯(lián)機信息，包括聯(lián)機數(shù)量、各臺空調設置溫濕度以及可設置空調輪流啟停時間；
c)通過主控空調的傳感器信息來控制機房所有空調，實現(xiàn)一致性的升降溫和加除濕狀態(tài)；
d)通過主控空調控制多個空調輪流工作保障了各臺空調定期運行，同時避免了由于自身傳感器誤差帶來的部分空調持續(xù)工作，部分空調從不工作的弊端。
（8）采用計算機自動控制技術，隨時根據(jù)外界因素的變化，通過對空調運行狀態(tài)的判斷，自動調節(jié)室內溫/濕度值，使壓縮機或加熱工作時間減少，達到節(jié)能目的。
（9）采用水冷作為冷媒的空調或采用制冷背板； 液冷系統(tǒng)的制冷原理是，把冷水送達到液體冷卻柜。先用柜內風機將熱風從服務器后部抽到液體冷卻柜中，用內部水管制冷熱風，然后將冷風吹到服務器前部，而熱水再回流到室外的循環(huán)制冷設備，通過這一過程不斷循環(huán)達到制冷效果。
形象地理解，液冷設備與精密空調的區(qū)別，就像冰箱制冷與冷庫制冷的區(qū)別。對機房來說，液冷系統(tǒng)將每個機柜包裝成為一個“冰箱”，而精密空調則把整個機房制冷為一個“冷庫”，其能耗的差別不言而喻。使用液冷系統(tǒng)節(jié)能的效果不僅僅在于制冷方面。“液冷系統(tǒng)有一個與眾不同的系統(tǒng)，叫‘Freecooling’(自然冷卻系統(tǒng))。液冷系統(tǒng)的進水口溫度需要低于15攝氏度，而當環(huán)境溫度低于15攝氏度，就可以不需要通過循環(huán)制冷設備來制冷液體，僅僅用自然冷量制冷即可。
以上海為例，每年至少有三個月的環(huán)境溫度低于15攝氏度，也就是說每年有約四分之一的時間可以“天然制冷”，總體而言，相對于傳統(tǒng)制冷設備節(jié)能30%。
（10）針對設備比較少的機房，通過人為的控制，增加巡視次數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，靈活掌握開機數(shù)量以及開機時間；
（11）對機房加以改造，增加機房通風換氣能力；
（12）適當增加機房內設備隔斷，提高機房空調利用率；
（13）整改機房空調送風風道，使溫度條件要求高的設備充分得到空調送風，以此提高空調使用效率；
·機房運行環(huán)境溫濕度要求參考表：
機房工程系統(tǒng)結構示意圖
從上表中可以得知：
機房專用空調和辦公室空調用電量占機房總用電量的70%左右，有效的降低空調的耗電量是降低運維成本的關鍵；除去設備用電（18%）外，機房照明在總的用電比例（10%）也是相當可觀的，所以又必要再強調空調節(jié)電的同時注重機房照明的合理使用。
·機房運行環(huán)境溫濕度要求參考表：
下表列舉了全國各城區(qū)季度平均溫度情況，通過了解這些信息幫助我們實時的對機房所需溫度進行調整；
·各專業(yè)主要設備溫度條件要求（℃)
上表中所列舉溫度是該設備正常工作所需要的環(huán)境溫度條件；從表中可以得知，除蓄電池需要嚴格的溫度范圍（20-25℃）外，其他設備工作溫度可以在15-30℃之間；
從地區(qū)溫度與設備工作溫度范圍比較可以得知：
a) 除去設備本身發(fā)熱，外界環(huán)境一年中大多數(shù)時間基本可以滿足設備工作環(huán)境要求（15-30℃）；
b)由于設備本身發(fā)熱和設備工作設計溫度在常溫（25℃），通訊機房均裝備專用空調設備來保障機房溫度穩(wěn)定在常溫下；
c)在春季和秋季室外溫度接近設備工作設計溫度，此時可以考慮加強機房通風來保障機房穩(wěn)定的工作環(huán)境要求；
d)夏季和冬季是室外溫度和設備常溫差距最大的時期，空調耗能最大，有效的控制這兩個季節(jié)空調的使用效率將是降低機房電費成本的關鍵。
·各地季節(jié)性濕度變化情況
下表列舉了全國各區(qū)域季度平均濕度情況，通過了解這些信息幫助我們實時的對機房所需濕度進行調整；
·各專業(yè)主要設備濕度條件要求（%）
表中所列舉濕度是該設備正常工作所需要的環(huán)境濕度條件：
從表中可以得知，除了交換機（40-65%）和蓄電池設備（40-60%）需要較高濕度要求外，其他主要設備工作濕度滿足的要求可以在20-80%之間。
從圖中可以得知：
a) 外界環(huán)境一年中絕大多數(shù)時間可以滿足主要通信設備工作環(huán)境濕度要求（20-80℃）；
b) 夏季和冬季中可能出現(xiàn)需要空調處于加濕和除濕的情形，如果通過空調自身的加除濕功能來調節(jié)機房濕度可能會增加很大的功率損耗，并且部分機房精密空調不具備太大的調節(jié)濕度范圍，此時可以考慮解除機房專用空調的加除濕功能，替代為機房增加專用加除濕設備來保障機房適當?shù)臐穸刃枰?/span>
冷氣流組織
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氣流組織就是將空調機送出的冷風通過預定的風道、風口，按預定的風量與風速送往需要制冷的地點，在把設備產(chǎn)生的熱空氣回收到空調制冷的過程。氣流組織分為三個部分，即：冷氣產(chǎn)生、冷氣配送、氣流返回。
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機房內計算機設備及機架應采用“冷熱通道”的安裝方式。“冷熱通道”的設備布置方式，打破常規(guī)，將機柜采用“背靠背、面對面”擺放，這樣在兩排機柜的正面面對通道中間布置冷風出口，形成一個冷空氣區(qū)--“冷通道”，冷空氣流經(jīng)設備后形成的熱空氣，排放到兩排機柜背面中的“熱通道”中，通過熱通道上方不知的回風口回到空調系統(tǒng)，是整個機房氣流、能量流流動通暢，提高了機房精密空調的利用率，進一步提高制冷效果。如下圖所示：
氣流組織形式
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通常機房制冷的氣流組織形式有混合制冷方式、垂直送風制冷方式和水平送風制冷方式三種。
·混合制冷方式
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混合制冷方式是傳統(tǒng)機房常用的方式(俗稱冰柜式制冷方式)，傳統(tǒng)的機房空調很少考慮機柜內部的溫度，它僅僅能保證機房內溫度符合要求。傳統(tǒng)混合制冷方式布局以整個房間作為冷卻對象，造成冷、熱氣流混流運行，即前面的機柜排出的熱風很容易進入后排機柜的進風口，由于冷、熱風氣流混合，從而造成精密空調制冷及機柜熱交換效率降低。
·垂直送風制冷方式
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垂直送風方式一般指下送（上送）風上回（側回）風方式，一般是通過送風管道或地板靜壓箱開口方式送風，垂直送風方式空調的可減少冷熱氣流混流，大大提高空調效率，降低工程造價，這種方式是機房經(jīng)濟實用的送風方式。
·水平送風制冷方式
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水平送風方式一般指靠近機柜，沿機柜面均勻水平送出冷風，把冷氣均勻地送入機柜內，采用這種送風形式可大大縮短熱交換距離，提高空調效率，這是機柜較理想的送風方式。
·氣流組織節(jié)能措施
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1.空調氣流循環(huán)
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問題：機房空調本身的設計是送風量大，機房換氣次數(shù)高（通常在30～60次／小時），整個機房內能形成整體的氣流循環(huán)，使機房內的所有設備均能得到冷卻。但是某些機房的設計抹殺了這項功能，比如：機房的空調被擱置在另外一個房間，靠隔斷上方的回風口，來回風或者靠天花板的微孔來回風致使空調的氣流組織受阻，而制冷效果很差，并且報警次數(shù)很多，還有靜電地板的高度很低，有些地方甚至低于25CM厘米并且下方有很多的線槽和線纜，空調的冷風無法送達到相應的位置；有些地方的靜電地板的開口數(shù)量及開口的位置不對，造成空調的氣流組織不合理。上送風系統(tǒng)，風管的設計一定要合理，風口的數(shù)量及大小要合理，否則會影響制冷效果。
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節(jié)能措施：
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a.如果空調是下送風上回風、下走線：地板的高度應在50-80cm。
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b. 如果空調是下送風上回風，地板下低于40cm的，將電源及綜合布線系統(tǒng)的放在機柜上層，實行上走線模式。
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c. 如果地板無法達到標準的高度應采用強制向上排風的裝置，以達到氣流的正常流通和循環(huán)。
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d.采用監(jiān)控系統(tǒng)控制氣流的循環(huán)，通過機柜內的溫濕度的監(jiān)控來控制風閥送風口的大小開合。
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2.機柜的氣流組織
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機柜即機房，這是未來機房的發(fā)展趨勢，IT微環(huán)境的變化直接關系到整個機房的安全。機柜的擺放的合理性和機柜本身的微循環(huán)的問題是目前存在的兩大問題。
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機柜空間的合理布局對于確保機柜擁有適當溫度和足夠的冷空氣同樣非常重要。合理的機柜布局目標是控制空氣循環(huán)，即避免冷空氣在到達設備進氣口前與熱空氣混合。通過將機柜按行排列，冷熱通道的技術，可以大幅降低短路循環(huán)現(xiàn)象，同時按照背靠背的方式布局。根據(jù)有關調查顯示，大約25%的機房將每排機柜面向統(tǒng)一的方向。將機柜置于統(tǒng)一方向可能導致嚴重的短路循環(huán)問題，一般會出現(xiàn)“熱點”，同時系統(tǒng)運行成本也將大幅提高。對于機柜朝向統(tǒng)一方向、且沒有采用冷熱通道技術的環(huán)境。調查顯示大多數(shù)用戶均是按照管理層指示放置的，目的是保持機房的美觀。如果沒有能夠使用冷熱通道技術，那么解決這一環(huán)境中熱點問題的一個有效方法是為受影響的機柜提供一個額外的制冷設備才可以解決。
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節(jié)能措施
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（1）機柜布局：
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機柜按行排列，采用冷熱通道的技術，背靠背布局
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（2）安裝盲板：
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盡管機柜通常被認為只是一種機械支架，但它對于防止設備排除的熱空氣重新進入設備進氣口至關重要。
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如圖顯示了機柜在安裝盲板前熱空氣在出風口受到輕微增壓后，再加上設備進氣口的吸力，導致了熱空氣重新吸入設備進氣口的情況，即短路循環(huán)。在安裝盲飯后，熱空氣從設備排出，機柜及其盲板提供了屏障功能，截斷了熱空氣短路循環(huán)的路徑，進而降低了熱空氣進入進氣口的可能。
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盡管主要的IT設備制造商均強烈建議使用盲板，但實際上90%或更高比例的機房都忽略了這一點。熱空氣再循環(huán)問題可能導致IT設備的溫度上升8℃。安裝盲板是一個極其簡單的過程，可以用非常低的成本應用于幾乎所有的數(shù)據(jù)中心。
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（3）使用標準寬度機柜（使用超寬機柜將可能使得熱空氣通過設備側面進行短路循環(huán)）
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（4）使用深度擴展的機柜。
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（5）使用螺絲固定IT設備（使用托盤安裝IT設備會造成相關位置盲板的無法安裝，從而為熱空氣的短路循環(huán)提供了完全開放的條件，應盡量的避免。）
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（6）使用帶有風扇系統(tǒng)的機柜，可將底層空氣輸向機柜前端或從機柜后端主動排除熱空氣。
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（7）合理的負載分布
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不合理的設備安裝位置，特別是高功率高密度設備的安裝位置，可能明顯的增加機房的工作壓力。當高負載密度、高功率服務器被組合成一個或多個機柜時，便會出現(xiàn)高負載密度設備群。這種情況可能導致數(shù)據(jù)機房出現(xiàn)熱點，并要求操作員采取相應措施，如降低空氣溫度設置點等。
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節(jié)能措施(3)機房空調(36)
