從數(shù)據(jù)中心的發(fā)展史來(lái)看，以提高空調(diào)的制冷效率、降低機(jī)房制冷能耗為推動(dòng)力，數(shù)據(jù)中心IT機(jī)房末端的氣流組織方式，從最初的冷熱風(fēng)混合淹沒(méi)式到冷熱通道分離式，再到冷/熱通道封閉式及行間空調(diào)等方式的演變，都是圍繞著以風(fēng)為介質(zhì)進(jìn)行末端空調(diào)和IT設(shè)備冷熱交換效率的優(yōu)化來(lái)進(jìn)行的。以風(fēng)為介質(zhì)進(jìn)行末端空調(diào)和IT設(shè)備的冷熱交換的制冷模式仍然是現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心的絕對(duì)主流應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心在不增加投資、不降低數(shù)據(jù)中心可靠性的前提下，對(duì)數(shù)據(jù)中心的氣流組織進(jìn)行精細(xì)化管理，降低數(shù)據(jù)中心PUE、節(jié)約能耗具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
先讓我們來(lái)看看風(fēng)制冷的理論依據(jù)，下式是風(fēng)量同制冷量的計(jì)算式，它反映了在不同溫差條件下，風(fēng)量與熱量之間的換算關(guān)系。
Qs=Cp*ρ*L*(T1-T2)
在通常的室內(nèi)環(huán)境下，其中：
Qs是現(xiàn)熱量（單位Kcal/h，1KW=860Kcal/h）；
Cp是空氣比熱（0.24Kcal/kg℃）；
L是風(fēng)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(diào)的回風(fēng)溫度和送風(fēng)溫度（或IT設(shè)備后端出風(fēng)溫度和前端進(jìn)風(fēng)溫度）；
經(jīng)過(guò)上式計(jì)算，當(dāng)精密空調(diào)的回風(fēng)溫度和送風(fēng)溫度（或IT設(shè)備后端出風(fēng)溫度和前端進(jìn)風(fēng)溫度）差為10℃時(shí)，空調(diào)每帶走1KW熱量所需要的風(fēng)量近似為300CMH。這個(gè)10℃溫差我們以機(jī)房常用溫度（回：24~30℃；送：14~16℃）來(lái)參考，最新的《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50174-2017）》對(duì)機(jī)房送回風(fēng)溫差可放寬至8~15℃，那么對(duì)應(yīng)的空調(diào)每帶走1KW熱量所需要的風(fēng)量近似為360~200CMH。
由此可見(jiàn)，風(fēng)受控地流經(jīng)IT設(shè)備內(nèi)，才能有效地帶走IT設(shè)備的發(fā)熱。如果風(fēng)不流經(jīng)IT設(shè)備內(nèi)部，風(fēng)從精密空調(diào)出風(fēng)口經(jīng)其它途徑“短路”回到精密空調(diào)出風(fēng)口的行為，都是低效的和不節(jié)能的。所以我們?cè)谶M(jìn)行數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)、建造、驗(yàn)證和運(yùn)維的過(guò)程中都要注重對(duì)氣流進(jìn)行精細(xì)化管理。
設(shè)計(jì)階段的氣流管理
我們以一個(gè)簡(jiǎn)單的模塊機(jī)房為例，來(lái)說(shuō)明設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)氣流管理的要點(diǎn)。某模塊機(jī)房和精密空調(diào)房的建筑面積為104㎡，共40個(gè)IT機(jī)柜，每個(gè)機(jī)柜的平均發(fā)熱為3.8KW，40個(gè)機(jī)柜平均分成四排組成兩個(gè)冷通道封閉模塊，采用防靜電地板構(gòu)成的靜壓箱下送風(fēng)方式。
通常情況下設(shè)計(jì)人員在對(duì)空調(diào)選型的時(shí)候，都會(huì)注重精密空調(diào)的顯冷量和IT負(fù)載發(fā)熱量及環(huán)境熱負(fù)荷的平衡關(guān)系，經(jīng)計(jì)算需要制冷的目標(biāo)總熱負(fù)荷（設(shè)備熱負(fù)荷+環(huán)境熱負(fù)荷）為167.6KW，那么選3臺(tái)顯冷量大于83.8KW的空調(diào)（2用1備）。空調(diào)選型時(shí)除了要關(guān)注冷量外，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注精密空調(diào)的風(fēng)量參數(shù)。依據(jù)上文中的風(fēng)量和熱量的關(guān)系式，如果IT機(jī)房的送回風(fēng)設(shè)計(jì)目標(biāo)溫差是8℃，那么單臺(tái)空調(diào)的送風(fēng)能力應(yīng)大于：83.8*360=30168CMH；如果IT機(jī)房的送回風(fēng)設(shè)計(jì)目標(biāo)溫差是15℃，那么單臺(tái)空調(diào)的送風(fēng)能力應(yīng)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(fēng)，故空調(diào)的送風(fēng)能力還應(yīng)大于上述計(jì)算值6%的風(fēng)量較為穩(wěn)妥（下文將給出理由）。
在上述案例中采用防靜電地板構(gòu)成的靜壓箱下送風(fēng)方式，防靜電地板是靜壓風(fēng)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(yīng)的防靜電、承重載荷的能力，還應(yīng)具備良好的氣密性，以防止空調(diào)冷風(fēng)泄漏。我們實(shí)測(cè)考察過(guò)行業(yè)中常用的兩類(lèi)防靜電地板，下表是它們的部分特征對(duì)比：
這兩類(lèi)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(gè)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(yōu)于鋼制波紋防靜電地板的密封效果。如果在支撐橫擔(dān)面貼上聚酯泡沫密封壓條，它們的密封效果將會(huì)更優(yōu)。
除了防靜電地板漏風(fēng)外，其它的漏風(fēng)因素如精密空調(diào)的送風(fēng)方式、加濕器安裝位置和送風(fēng)方式等都應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)仔細(xì)規(guī)避。下圖中精密空調(diào)送風(fēng)最好是用密閉性良好的風(fēng)箱和風(fēng)管把風(fēng)送至IT設(shè)備區(qū)域。同時(shí)在每個(gè)出風(fēng)口都安裝自垂式止回閥，防止空調(diào)備用停機(jī)時(shí)冷風(fēng)從此逆流返回。還有IT機(jī)柜區(qū)域盡量避免安裝其它設(shè)備支架穿過(guò)防靜電地板而造成漏風(fēng)。
施工階段的氣流管理
施工期間要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行材料選型、加強(qiáng)施工工藝的管理，如注重對(duì)線管穿墻/地板的工藝封堵、消除靜壓箱內(nèi)的墻身、板材接縫、地板拼縫等的漏風(fēng)因素、強(qiáng)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(yàn)證測(cè)試階段的氣流管理
數(shù)據(jù)中心的驗(yàn)證測(cè)試的目的是通過(guò)技術(shù)檢測(cè)手段以驗(yàn)證項(xiàng)目的施工成果是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。而氣流組織的總風(fēng)量平衡應(yīng)是IT機(jī)房氣流組織驗(yàn)證測(cè)試的必要環(huán)節(jié)，但不少項(xiàng)目卻忽視了這一點(diǎn)。在機(jī)房設(shè)計(jì)負(fù)荷滿載、主用空調(diào)風(fēng)扇全速開(kāi)啟的情況下，總風(fēng)量平衡測(cè)試的目的是驗(yàn)證精密空調(diào)的是否將足夠的風(fēng)量送至機(jī)柜冷通道內(nèi)。
上式是我們對(duì)多個(gè)機(jī)房驗(yàn)證測(cè)試總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)式，其中：
L1，L2，Ln為每個(gè)防靜電通風(fēng)板的風(fēng)量（每個(gè)風(fēng)口的風(fēng)量值可以用風(fēng)量罩現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得）；
Ls/h為精密空調(diào)循環(huán)風(fēng)量總和；
經(jīng)過(guò)多個(gè)項(xiàng)目測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比分析，即使對(duì)氣流管理較優(yōu)秀的機(jī)房，也會(huì)有15%的風(fēng)量很難避免地以其它的形式泄漏；
上文中環(huán)境熱負(fù)荷為15.6KW占總熱負(fù)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(huán)境熱負(fù)荷制冷的需求，剩下的6%需要空調(diào)額外多出的風(fēng)量來(lái)補(bǔ)充，這就是上文中空調(diào)送風(fēng)量額外增加6%的原因。
運(yùn)維階段的氣流管理
運(yùn)維期間的氣流管理，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：平時(shí)加強(qiáng)防靜電地板組成的靜壓風(fēng)箱的管理，防止一切泄漏因素，如地板掀開(kāi)、空隙封堵材料脫落等；根據(jù)不同區(qū)域的熱密度大小調(diào)節(jié)出風(fēng)口地板的風(fēng)量（運(yùn)維團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)配備風(fēng)量罩，根據(jù)上文熱量和風(fēng)量關(guān)系式確定各出風(fēng)口的風(fēng)量大?。员苊饩植繜狳c(diǎn)出現(xiàn)；機(jī)柜IT設(shè)備安裝空缺位用標(biāo)準(zhǔn)盲板進(jìn)行封堵，確保氣流從正在運(yùn)行的IT設(shè)備內(nèi)部流過(guò)。
氣流組織發(fā)展到行間空調(diào)送風(fēng)的冷/熱通道封閉模式，空調(diào)風(fēng)量的利用效率得到了進(jìn)一步的提高，減少了中間環(huán)節(jié)的風(fēng)量泄漏，相對(duì)來(lái)說(shuō)氣流的管理變得更為簡(jiǎn)單，做好封閉冷/熱通道的氣密性就可以很好的提高空調(diào)風(fēng)量的利用效率。但行間空調(diào)制冷模式也有其自身的不足，如：應(yīng)對(duì)溫濕度波動(dòng)的能力有所降低，也降低了備用精密空調(diào)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(lái)選擇最合適的配置。
