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摘 要：多年来，随着虚拟化、云计算等应用技术的广泛应用，数据中心正日益产生更多的热量。这种热量密度的增加严重威胁着数据中心设备的稳定运行。如果机柜的顶部产生局部热点，便容易导致设备过热保护，影响系统运转。机房的散热制冷效果是否就是简单的放置一台空调，设置低温度，24小时开机。事实上，一个专业机房的散热制冷方案的科学合理与否，涵盖多方面知识。机房一般给人的印象就是冷。看一座机房是否专业，可以通过感受打开机房迎面而来的那阵风，若是凉爽的冷风，那应该就不会差太多，因为能够保持恒温恒湿的冷房，就可以说明这个机房比较专业。
关键词：机房 散热 制冷 空调
中图分类号：E271文献标识码： A
1 机房散热制冷主要方式
为解决数据中心高热密度设备散热制冷问题，目前主要有精密空调降温、局部热点解决、换风系统、热交换器系统等几种方式。
1.1 精密空调制冷系统
目前市场上精密空调系统多有功能可设置为“强制制冷，25℃”和“自动，28℃启动”等工作模式，用于机房的精密空调基本都是可以满足全年开启要求的。主要特点：（1）改善气流管理，机房散热能力将有所改善；（2）无法满足中、高密度机柜的制冷需求，出现大量局部热点。
1.2 换风系统
通过改造机房建筑，逻辑控制通风系统，利用机房内外部温差，实现机房内外部冷热空气的直接交换而自然降温。主要特点：（1）直接利用自然冷风，热交换效率高，节能效果显著；（2）引起机房内空气洁净度下降，设备因灰尘、静电、湿度等故障增多。
1.3 热能交换系统
热能交换系统主要市使用热交换器在隔开内外空气的情况下，通过外界冷空气，冷却内部环境。主要特点：（1）室内外空气不接触，仅热交换，保持洁净度不下降热，湿度不变；（2）换热效率不高，对于在温度超过15℃地区效果不明显。
1.4 水冷却机柜
把冷水送达到液体冷却柜，将服务器柜内热风抽到液体冷却柜中，再用内部水管制冷热风，最后将冷风送到服务器前部，冷却过的热水再循环流到室外，如此循环达到机房制冷效果。主要特点：（1）节约电能；（2）降低机房噪音。
1.5 冷却高热密度区域
将高热密度设备集中布置在机房内，形成高热密度区域，在此区域将相关机柜封闭，进行制冷，隔离冷、热气流，防止冷热气流混合而降低制冷效率。目前多数是将机柜后部空间封闭，留机柜正面对设备进行操作和维护。主要特点：冷、热气流完全隔离，空调冷风全部用于设备制冷，高效利用空调的制冷量，提高了冷却效率。
1.6 冷却局部热点
在机房空调对机房整体空气调节的基础上，在容易形成局部热点的区域中，放置相应制冷终端，以确保机柜内的设备正常散热和工作。主要特点：（1）制冷效果好；（2）需要占用机房相关空间，因而要求在机房设计初期做好规划，以便加装相关设备和铺设管道。
2 机房空调安装位置与制冷效果的关系
目前普通单位机房出于经费、空间、设备数量等因素考虑多数单位采用普通空调来整体降温机房，配备的空调有柜机、挂机、中央空调等几种。空调的安装放置会与机房通信设备形成多种位置关系的组合，每种不同方式组合空调对通信设备的制冷工作与节能效果却是差别很大的。通常大家在制定机房散热制冷方案时，习惯性还是认为主要工作就是降温服务器，但总认为空调散热的目标应对准设备最热处，效果才最好，其实是种误区。
2.1 空调正吹设备后部
目前电子通信设备多是通过风扇来实现冷却，多是采用前端进风，后端出风的形式。如果机房空调的出风口对准设备后方，会出现冷空气与设备的热风会合，这样会很快降低气温。可这种情况还会导致空调的高速出风，对通信设备排出热空气产生一个风阻，减弱了通信设备热空气的排出速度，从而使得热空气滞留在通信设备内，出现设备内局部温度降不下来，影响制冷效果。
2.2 空调在设备后面平吹
这种方式下空调扫风、气流扩散会从侧面对通信设备后部产生反压，从而会对设备从后面排出的热空气产生一个风阻，造成环境温度低，而通信设备内部温度高的“假低温环境”现象，未能真正实现制冷目的。
2.3 中央空调放在设备上方
设备后方排出热空气，前面板吸收中央空调的冷空气，这样由热力学知识可知，上下端的空气会产生对流，加快热量排出速度，但是这种抽风效应同时会在设备内形成相对筒状结构的气流，减缓设备中热空气的排出，还有下行的冷空气一定程度上还会对热空气的上升形成压制作用，从而破坏抽风效应，因此也会出现假低温环境现象，影响设备运行。
2.4 挂式空调在机房设备上端平吹
这种平吹方式会使设备内发出的上升热空气与空调冷空气相遇达到快速冷却，但空调的冷空气同样会在服务器等设备上端形成反压风阻，從而阻碍设备内热空气的上升，出现“假低温环境”现象。
从以上四种位置关系我们可以看出，每种方式改善的是机房设备外的空气环境温度，而不是设备的内部环境温度，导致空调制冷能效低。
3 机房空调的合理安装
在设备正常运转情况下，无外界温度控制设备干预下，机房温度环境普遍是上端温度高，下端温度低（空气热胀冷缩，热空气密度小）；设备前端温度低高于后端（通常设备都是前后通风）。而对于设备自身的稳定性和安全性，只有进风口的温度才有真正影响意义。其他位置温度对设备的寿命及运转均无直接影响。因此，在安装机房空调时应该把重点放在控制设备进风口温度。根据物理热交换规律，温度差越大，热量交换的速率将更高，因此如果保持机房顶部相对合理的热空气，反而更有利于机房通过楼板向外散热和减小对外部热量的吸收，从而可以更有效的满足机房空调的制冷功耗需求。 综上所述，我们可以看到在放置空调时，应确保空调出口的扫风，朝向通信设备的进风口。同时通过合理摆放设备，使散热量最多的通信设备离机房空调最近，且所有发热电子设备都在空调扫风的覆盖范围内。通常情况在空调温度的设置上，需控制在能达到25℃，当然这个温度是离空调出风口最远设备的进风口温度。
另外，在室外机的安装方面，主要考虑将空调外机安装在阴凉和利于通风的位置，当能做到自然通风带走热量最大和阳光照射吸收的热量最少，便是机房空调室外机安装的最佳解决方案。
4 机房空调的选择
机房空调，是一种专供机房使用的高精度空调，既可以控制机房温度，也能控制环境湿度，同时它对温度、湿度控制的精度很高，因此该空调也叫恒温恒湿机房专用空调机，亦称机房精密空调。机房环境放置的主要是计算机服务器等重要设备，各方面参数要求都比较高，应具有制冷、加热、加湿、除湿、空气过滤的功能，同时要求平均无故障时间>10万小时。目前国内市场上机房空调主要品牌有国外品牌力博特（美国并入艾默生集团）、艾赛尔（意大利）、海洛斯（意大利并入艾默生集团）、史图斯（德国）等，国内品牌蒂克、约顿、依米康、阿尔西、吉荣等。在空调选择时，可根据具体的空调大小、机房空间、经费预算等来确定。
参考文献：
[1] 田玉星.基于熵值法的甘肃省循环经济发展现状评价[D].兰州大学，2010.
[2] 陈晶晶.基于模糊综合评价法的商业地产项目定位评价研究[D].浙江理工大学，2010.
[3] 郝岩.城市消防站布局的优化模型[D].沈阳航空工业学院，2010.
[4] 周仲熙.重庆市城市公共消防基础设施建设存在的问题与对策研究[D].重庆大学，2008.
关键词：机房 散热 制冷 空调
中图分类号：E271文献标识码： A
1 机房散热制冷主要方式
为解决数据中心高热密度设备散热制冷问题，目前主要有精密空调降温、局部热点解决、换风系统、热交换器系统等几种方式。
1.1 精密空调制冷系统
目前市场上精密空调系统多有功能可设置为“强制制冷，25℃”和“自动，28℃启动”等工作模式，用于机房的精密空调基本都是可以满足全年开启要求的。主要特点：（1）改善气流管理，机房散热能力将有所改善；（2）无法满足中、高密度机柜的制冷需求，出现大量局部热点。
1.2 换风系统
通过改造机房建筑，逻辑控制通风系统，利用机房内外部温差，实现机房内外部冷热空气的直接交换而自然降温。主要特点：（1）直接利用自然冷风，热交换效率高，节能效果显著；（2）引起机房内空气洁净度下降，设备因灰尘、静电、湿度等故障增多。
1.3 热能交换系统
热能交换系统主要市使用热交换器在隔开内外空气的情况下，通过外界冷空气，冷却内部环境。主要特点：（1）室内外空气不接触，仅热交换，保持洁净度不下降热，湿度不变；（2）换热效率不高，对于在温度超过15℃地区效果不明显。
1.4 水冷却机柜
把冷水送达到液体冷却柜，将服务器柜内热风抽到液体冷却柜中，再用内部水管制冷热风，最后将冷风送到服务器前部，冷却过的热水再循环流到室外，如此循环达到机房制冷效果。主要特点：（1）节约电能；（2）降低机房噪音。
1.5 冷却高热密度区域
将高热密度设备集中布置在机房内，形成高热密度区域，在此区域将相关机柜封闭，进行制冷，隔离冷、热气流，防止冷热气流混合而降低制冷效率。目前多数是将机柜后部空间封闭，留机柜正面对设备进行操作和维护。主要特点：冷、热气流完全隔离，空调冷风全部用于设备制冷，高效利用空调的制冷量，提高了冷却效率。
1.6 冷却局部热点
在机房空调对机房整体空气调节的基础上，在容易形成局部热点的区域中，放置相应制冷终端，以确保机柜内的设备正常散热和工作。主要特点：（1）制冷效果好；（2）需要占用机房相关空间，因而要求在机房设计初期做好规划，以便加装相关设备和铺设管道。
2 机房空调安装位置与制冷效果的关系
目前普通单位机房出于经费、空间、设备数量等因素考虑多数单位采用普通空调来整体降温机房，配备的空调有柜机、挂机、中央空调等几种。空调的安装放置会与机房通信设备形成多种位置关系的组合，每种不同方式组合空调对通信设备的制冷工作与节能效果却是差别很大的。通常大家在制定机房散热制冷方案时，习惯性还是认为主要工作就是降温服务器，但总认为空调散热的目标应对准设备最热处，效果才最好，其实是种误区。
2.1 空调正吹设备后部
目前电子通信设备多是通过风扇来实现冷却，多是采用前端进风，后端出风的形式。如果机房空调的出风口对准设备后方，会出现冷空气与设备的热风会合，这样会很快降低气温。可这种情况还会导致空调的高速出风，对通信设备排出热空气产生一个风阻，减弱了通信设备热空气的排出速度，从而使得热空气滞留在通信设备内，出现设备内局部温度降不下来，影响制冷效果。
2.2 空调在设备后面平吹
这种方式下空调扫风、气流扩散会从侧面对通信设备后部产生反压，从而会对设备从后面排出的热空气产生一个风阻，造成环境温度低，而通信设备内部温度高的“假低温环境”现象，未能真正实现制冷目的。
2.3 中央空调放在设备上方
设备后方排出热空气，前面板吸收中央空调的冷空气，这样由热力学知识可知，上下端的空气会产生对流，加快热量排出速度，但是这种抽风效应同时会在设备内形成相对筒状结构的气流，减缓设备中热空气的排出，还有下行的冷空气一定程度上还会对热空气的上升形成压制作用，从而破坏抽风效应，因此也会出现假低温环境现象，影响设备运行。
2.4 挂式空调在机房设备上端平吹
这种平吹方式会使设备内发出的上升热空气与空调冷空气相遇达到快速冷却，但空调的冷空气同样会在服务器等设备上端形成反压风阻，從而阻碍设备内热空气的上升，出现“假低温环境”现象。
从以上四种位置关系我们可以看出，每种方式改善的是机房设备外的空气环境温度，而不是设备的内部环境温度，导致空调制冷能效低。
3 机房空调的合理安装
在设备正常运转情况下，无外界温度控制设备干预下，机房温度环境普遍是上端温度高，下端温度低（空气热胀冷缩，热空气密度小）；设备前端温度低高于后端（通常设备都是前后通风）。而对于设备自身的稳定性和安全性，只有进风口的温度才有真正影响意义。其他位置温度对设备的寿命及运转均无直接影响。因此，在安装机房空调时应该把重点放在控制设备进风口温度。根据物理热交换规律，温度差越大，热量交换的速率将更高，因此如果保持机房顶部相对合理的热空气，反而更有利于机房通过楼板向外散热和减小对外部热量的吸收，从而可以更有效的满足机房空调的制冷功耗需求。 综上所述，我们可以看到在放置空调时，应确保空调出口的扫风，朝向通信设备的进风口。同时通过合理摆放设备，使散热量最多的通信设备离机房空调最近，且所有发热电子设备都在空调扫风的覆盖范围内。通常情况在空调温度的设置上，需控制在能达到25℃，当然这个温度是离空调出风口最远设备的进风口温度。
另外，在室外机的安装方面，主要考虑将空调外机安装在阴凉和利于通风的位置，当能做到自然通风带走热量最大和阳光照射吸收的热量最少，便是机房空调室外机安装的最佳解决方案。
4 机房空调的选择
机房空调，是一种专供机房使用的高精度空调，既可以控制机房温度，也能控制环境湿度，同时它对温度、湿度控制的精度很高，因此该空调也叫恒温恒湿机房专用空调机，亦称机房精密空调。机房环境放置的主要是计算机服务器等重要设备，各方面参数要求都比较高，应具有制冷、加热、加湿、除湿、空气过滤的功能，同时要求平均无故障时间>10万小时。目前国内市场上机房空调主要品牌有国外品牌力博特（美国并入艾默生集团）、艾赛尔（意大利）、海洛斯（意大利并入艾默生集团）、史图斯（德国）等，国内品牌蒂克、约顿、依米康、阿尔西、吉荣等。在空调选择时，可根据具体的空调大小、机房空间、经费预算等来确定。
参考文献：
[1] 田玉星.基于熵值法的甘肃省循环经济发展现状评价[D].兰州大学，2010.
[2] 陈晶晶.基于模糊综合评价法的商业地产项目定位评价研究[D].浙江理工大学，2010.
[3] 郝岩.城市消防站布局的优化模型[D].沈阳航空工业学院，2010.
[4] 周仲熙.重庆市城市公共消防基础设施建设存在的问题与对策研究[D].重庆大学，2008.