机房空调设计

电子计算机(包括程控机)是由许多电子及机电设备组成的。这些设备中，使用了大量的集成电路和电子元件，对使用环境条件有各自的特定要求，否则会影响使用寿命和可靠性。同时，也应兼顾人体的舒适要求。所以机房空调的目的是保证一定要求的温度、湿度、洁

净度等环境条件。它包括机房环境空调和机器空调两部分。机房环境空调和机器空调可以合二为一，也可以各自独立。在实际工程上，应根据具体条件而定。

1．计算机房的环境设计条件

(1) 温、湿度的影响计算机系统的主机在运行过程中需要大量散热，这是因为计算机内不少器件是大规模或超大规模集成电路，这些集成度相当高，的电路器件，在运行时局部发热量很大，如果不能及时排除、将导致机柜或机房内温度迅速提高。过高的温度将使电子元器件性能劣化，降低使用寿命；磁盘机，磁带机等由于受热膨胀的影响，往往会出现故障；会加速绝缘材料老化、变形、脱裂，从而降低绝缘性能；促使热塑性绝缘材料和润滑油脂软化而引起故障。

过低的温度将使电容、电感、电阻器的参数改变，直接影响到计算机的稳定工作。如果室内空气温度变化较激烈，会使元件系统产生内应力，会引起电气参数的变化，且会加快这些元器件的机械损伤。

机房内过高的空气湿度，将影响电路系统的电学性能，使外围设备如磁盘、磁带等出现读写错误，造成打印机卡低等故障。湿度高会使金属材料易于氧化腐蚀，促进非金属材料的元件或绝缘材料的绝缘强度减弱和材料的老化变形。

过低的空气湿度会使纸带、磁带等记录介质卷曲变形，从而造成计算机读写错误，甚至丢失数据，还会使磁盘、磁带等缩短使用寿命。湿度过低容易产生静电，静电容易吸收灰尘，如被粘在磁盘、磁带的读、写头上，轻则会出现数据误差，重则损坏磁头。

(2)机房内尘埃的影响机房内空气洁净度不良，将导致一些记录设备如磁盘机、磁带机等的磁头、磁盘、磁带的损坏，影响计算机允许的精度，以及造成短路或元器件接触不良等问题。

(3)噪声的影响机房内环境噪声过大，将使机房工作人员注意力不能集中、头晕发胀、产生厌烦心理和容易疲倦，影响身心健康和降低工作效率。

(4)主机房环境设计条件

1) 机房温湿度。机房空调温度以保证计算机中各类元器件工作环境和冷却介质热容量要求而确定。

机房空调湿度，除了考虑操作人员的舒适感好，主要应符合各类设备性能和可靠性对湿度的要求。

我国在1993年编制的电子计算机房设计规范(GB 50174—1993)中，按等级规定了电子计算机房空调设计参数，见以下表

2)电子计算机房空气洁净度。在电子计算机房设计规范GB 50174—1993中规定，主机房内在静态条件下，空气含尘量为每升空气中大于或等于0．5／um的尘埃粒子少于18000粒。

(5) 计算机辅助房间环境设计条件(表6、表7)

(6)程控交换机房环境设计条件(表8)

2．计算机房空调特点

计算机房空调不同于舒适性空调和常规恒温恒湿空调，主要有以下特点：

1)热负荷强度高，设备散热量大，散湿量小。电子计算机在运行过程中，机柜的散热量大且集中。热负荷强度在中小型计算机房一般250～400W／m2左右；大型计算机房的热负

荷强度会超过400W／m2；程控交换机房的热负荷强度约在165～222W／m2左右。

机房的散湿量较小，主要来自工作人员和渗入的室外空气。总散湿量约在8～16g／m2。

2) 显热比高。机房得热量中，主要来自设备运行所产生的热量，显热约占总热量的95％左右，故显热比(SHR)通常高达0．85～0．95，甚至更高(舒适性空调系统的显热比约在0．6～0．7之间)，空气处理过程接近于等湿冷却的干式降温过程。

3)空调送风的焓差小、风量大。由于显热量大，热湿比近似无穷大，送风相对湿度较小，故送风焓差小，风量大。

机房空调的换气次数，电子计算机房约20～40次儿；程控交换机房约30 —60次／h。

4)湿度要求稳定。计算机房不仅要求温度的波动幅度不得超过规定的范围，而且对温度变化的梯度有明确的要求，一般小于500C／h，这是以计算机内电子器件的物理特性决定的，否则将直接影响到计算机的正常运行。

5)气流组织特殊。大中型电子计算机和程控交换机散热量大而集中，故不仅要对机房进行空调，还需对机柜进行送风冷却。要求冷风从机柜的底部进人，吸热后的空气从顶部排出。通常冷空气通过架空的活动地板上的风口进人计算机机柜或程控机机架，使自下而上的冷空气迅速有效地冷却设备。

6)空气洁净度高。计算机房应保持一种洁净的空调环境，以有利于计算机系统的安全运行和延长设备的使用寿命。

7)全年供冷运行。由于计算机房的热负荷强度高，当围护结构传递的冷量明显低于机房内的发热量时，机房在冬季仍然需要空调系统进行供冷运行，这一现象在大型计算机系统比较多见。

8)可靠性高。许多计算机系统，尤其是大型计算机系统和程控交换机，每天连续运行24h，每年连续运行365d，因此要求计算机系统具有很高的可靠性，而且也要求其他辅助设备如空调系统等的可靠性具有相应的水平。

3．计算机房的空调负荷

计算机房的空调负荷来源：①围护结构传热负荷和太阳辐射热负荷；②计算机房内主机和外部设备或程控交换机设备的散热量；⑧照明，人体和新风负荷。其中机房内设备散热量是主要的。

设备散热量通常由生产厂家提供安装功率进行计算或直接提供有关设备的各种散热量；当有些设备资料不全时，也可以根据该设备实际工作时的指示电流、

电压进行计算。

(1) 由设备安装功率计算散热量

1)电子计算机房

Q＝1000Pn1n2n3n4＝1000PK (1)

式中 P——设备安装功率(kW)；

n1——安装系数，是设备最大实耗功率与安装功率之比，n1：0.7～0.9；

n2 ——同时使用系数，是室内同时使用的设备

安装功率与总安装功率之比，n2＝0.4～0.8。

n3——负荷系数，平均实耗功率与设计最大实

耗功率之比，n3＝0．15—0．5；

n4——蓄热系数；

K——系数，K＝n1n2n3n4。

通常系数K可取值如下：①电子计算机主机：国内设备K＝0．4～0．5，国外设备K＝0．6～0。8；②电子计算机外部设备：国内设备0．2—0．3，国外设备0．5；

2)程控交换机房散热量Q(kW)