對數(shù)據(jù)機房內(nèi)的機柜進行精確下送風(fēng)的制冷模式，可以更合理地進行氣流組織，將空調(diào)冷風(fēng)直接輸送到每個機柜內(nèi)，先冷設(shè)備后冷環(huán)境，規(guī)劃機柜內(nèi)的氣流走向，防止機柜內(nèi)部局部溫度較高的現(xiàn)象發(fā)生，有效提高空調(diào)的制冷效率。黃贇指出數(shù)據(jù)機房采用空調(diào)精確送風(fēng)系統(tǒng)之后，有效改善了設(shè)備運行環(huán)境和直接提高了機房的裝機容量。對于單機柜的研究，程序等人指出，使機柜排出的熱空氣遠(yuǎn)離設(shè)備的進風(fēng)口，是達到高熱密度機柜的散熱性能需要的關(guān)鍵要素之一。但是機柜進風(fēng)速度對其散熱情況的影響，卻很少有相關(guān)的文獻進行研究。本
文將通過實驗研究分析機柜的進風(fēng)速度對其出風(fēng)溫度的影響情況，從而確定機柜的較佳進風(fēng)速度。
1 精確下送風(fēng)原理
精確下送風(fēng)方式是在空調(diào)風(fēng)柜底部和機房通信設(shè)備擺放區(qū)域地板下做一架空支架，經(jīng)過空調(diào)風(fēng)柜處理過的低溫空氣，從空調(diào)機底部送到活動地板內(nèi)，利用活動地板形成的空間作一個靜壓箱，然后通過機柜底板上的可調(diào)風(fēng)口，根據(jù)需要將冷空氣精確地送到每個機柜，冷空氣帶走通信設(shè)備的熱量后，再流過機房走道等環(huán)境空間，回到空調(diào)風(fēng)柜進行冷卻降溫處理，再循環(huán)使用。圖1為空調(diào)精確下送風(fēng)氣流組織原理圖。
空調(diào)精確下送風(fēng)直接將冷空氣從架空地板風(fēng)口送入機柜內(nèi)，遵循“先冷設(shè)備，后冷環(huán)境”的原則，可以適當(dāng)提高回風(fēng)溫度，加大了冷卻溫差，減少空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的輸送能耗，是一種具有高效換熱效率的氣流組織，在一定程度上解決了大風(fēng)量、小焓差設(shè)計和空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)能耗的矛盾。
2 單機柜實驗臺的建立
2.1 實驗臺的建立
單機柜實驗臺的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示，實驗臺放置于某研究單位空調(diào)綜合實驗室的環(huán)境室中，實驗臺主要包括：機柜、架空地板和空調(diào)風(fēng)柜。
機柜安置于架空地板上，如圖3所示，其尺寸為：（高）2200 mm ×（深）1200 mm ×（寬）600 mm，屬于標(biāo)準(zhǔn)機柜，機柜內(nèi)部共有 10 臺 500W的模擬通信設(shè)備（可通過穩(wěn)壓電源調(diào)整機柜的功率），兩者上下間距約200 mm，共有 10 層。機柜采用下送風(fēng)側(cè)出風(fēng)的氣流組織形式，在機柜內(nèi)部的前端留有假想冷風(fēng)道，機柜進風(fēng)口位于冷風(fēng)道的下部，其結(jié)構(gòu)尺寸為：360 mm×630 mm，可通過擋板調(diào)整進風(fēng)口的大小，機柜內(nèi)的熱空氣從后面排出，后面板開孔率為 40%。另外，在進風(fēng)口旁安裝有擋風(fēng)盲板，防止冷空氣直接從機柜底部流向后面。
架空地板連接空調(diào)風(fēng)柜和機柜，如圖3和圖4所示。架空地板起到靜壓箱的作用，結(jié)構(gòu)尺寸為：2400 mm × 1200 mm × 600 mm，其與空調(diào)風(fēng)柜通過 300 mm 長的一段風(fēng)管連接，風(fēng)管截面為邊長 310 mm 的正方形，架空地板上留有送風(fēng)口，并與機柜連接。
空調(diào)風(fēng)柜如圖4所示，其結(jié)構(gòu)尺寸為：（長）1200mm×（寬）600mm×（高）1600mm，額定制冷量為8kW，額定風(fēng)量為 2300 m3/h，采用下送風(fēng)上回風(fēng)的送風(fēng)方式?？照{(diào)風(fēng)柜負(fù)責(zé)送風(fēng)溫度和送風(fēng)速度的調(diào)控，以滿足實驗工況的要求。溫度控制通過控制模塊的PID儀表實現(xiàn)，風(fēng)速控制通過風(fēng)機變頻實現(xiàn)。
2.2 實驗測試
實驗中的測試對象和所使用的測試儀表詳見表1。
機柜進、出風(fēng)溫度測點布置如圖5所示。其中，機柜出風(fēng)溫度的 1-5 測點由下至上距機柜底板距離分別約為 300 mm，700 mm，1100 mm，1500mm，1900 mm；6-8 測點距通信設(shè)備 230 mm左右，布置在機柜2、5、9層中間位置；9-11測點距通信設(shè)備50 mm，布置在機柜 2、5、9層的通信設(shè)備正前方位置。
機柜進風(fēng)速度測點布置如圖6所示，在進風(fēng)口布置9個測點，取各測點的算術(shù)平均值作為機柜進風(fēng)速度。
3 實驗工況
本文以單機柜實驗臺為對象，通過相關(guān)實驗，研究了機柜進風(fēng)速度對其出風(fēng)溫度的影響。
通過改變機柜的進風(fēng)速度進行了3個工況的實驗，如表2所示。3個工況的機柜發(fā)熱量基本相等，約為4995 W，進風(fēng)口尺寸相同，均為360mm×630 mm，進風(fēng)溫度基本相等，為 15.7℃± 0.1℃，而工況1到工況3的進風(fēng)速度從 0.99 m/s 增加到2.00 m/s，保證了單一改變研究參數(shù)的實驗要求。
4 實驗結(jié)果及分析
機柜出風(fēng)溫度測試結(jié)果見圖 7 所示。參照圖5，對圖7中各出風(fēng)截面的溫度進行說明：① 1-5測點溫度表示出風(fēng)截面 1 上的溫度分布；② 6-8 測點溫度表示出風(fēng)截面2 上的溫度分布；③ 9-11 測點溫度表示出風(fēng)截面 3 上的溫度分布。
圖7為機柜各出風(fēng)截面溫度分布隨進風(fēng)速度的變化曲線，結(jié)合表 2 可知，隨進風(fēng)速度的增大，機柜出風(fēng)溫度隨之減小，但各出風(fēng)截面上的溫度分布趨勢隨進風(fēng)速度的變化而有所不同。當(dāng)進風(fēng)速度為 0.99 m/s 時（即工況 1），隨著測點位置的升高，測點 1 至測點 5 的溫度（即出風(fēng)截面 1 上的溫度）逐漸升高，從 31.6℃升高至 47.1℃，并且測點 4 到測點 5 溫度升高迅速，增加了近8.4℃；測點 6 至測點 8 的溫度（即出風(fēng)截面 2 上的溫度）同樣逐漸升高，并且測點 7到測點 8的溫度升高迅速，增加了近11.1℃；測點9至測點11的溫度（即出風(fēng)截面 3 上的溫度）有先減后增的趨勢，但測點 10 僅比測點 9 減少了0.4 ℃，測點 11 卻比測點10 增加了將近 11℃。當(dāng)進風(fēng)速度為 1.39 m/s 時（即工況2），隨著測點位置的升高，測點 1 至測點 5的溫度以及測點 6 至測點8 的溫度均逐漸升高，分別從 29.9℃增高到34.8℃和 30.4℃增高到35.2℃，但升高趨勢均較工況1小，并且沒有明顯的溫升現(xiàn)象；測點 9 至測點11 的溫度分布出現(xiàn)先減后增的現(xiàn)象，但兩測點間溫差不大，約 2.0℃。當(dāng)進風(fēng)速度為 2.0 m/s 時（即工況3），隨著測點位置的升高，測點 1至測點 5的溫度分布基本呈現(xiàn)先增后減再增的現(xiàn)象，但在機柜上部出風(fēng)溫度隨之變化較小，最高溫度為 32.3℃，最大溫差為3.7℃；測點6 至測點 8 的溫度分布呈現(xiàn)先增后減的現(xiàn)象，最高溫度為30.9℃，最大溫差為1.7℃，出風(fēng)截面 1 和2 上各測點間溫差較小，溫度分布較均勻，沒有明顯的溫升現(xiàn)象；測點9至測點11的溫度分布出現(xiàn)逐漸減小的現(xiàn)象，測點11比測點9溫度減小了約6.0℃。
可見，當(dāng)機柜的進風(fēng)速度約為1.0 m/s 時，即冷量供應(yīng)較小時，機柜上部出風(fēng)溫度比下部出風(fēng)溫度明顯較高，隨進風(fēng)速度的增大，機柜上部出風(fēng)溫度與下部出風(fēng)溫度之間的差值逐漸減小，當(dāng)進風(fēng)速度達到2.0 m/s 時，機柜內(nèi)部溫度分布基本呈現(xiàn)下熱上冷的現(xiàn)象，原因為：①當(dāng)進風(fēng)速度較小時，由于機柜內(nèi)通信設(shè)備及其它構(gòu)件對冷空氣的阻擋，致使其很難及時上升到機柜上部，大量冷空氣被機柜下部的通信設(shè)備所排出的熱量所消耗，而能夠達到機柜上部的冷空氣量很小，以至無法全部帶走機柜上部的通信設(shè)備排出的熱量，從而造成機柜上部的出風(fēng)溫度較高。②當(dāng)進風(fēng)速度較大時，冷空氣在較大的速度下可以快速達到機柜頂部，充分帶走機柜上部的通信設(shè)備排出的熱量，反而機柜下部的通信設(shè)備所吸收的冷空氣量相對減小，以至機柜下部出風(fēng)溫度相對較高。
當(dāng)機柜的進風(fēng)速度約為1.4 m/s 時，機柜出風(fēng)溫度分布比較均勻，冷空氣的利用效率較高，有利于提高機柜的換熱效率，因此，建議機柜的進風(fēng)速度在 1.4 m/s 左右為宜。
5 結(jié)論
（1）空調(diào)精確下送風(fēng)遵循“先冷設(shè)備，后冷環(huán)境”的原則，直接將冷空氣從活動地板風(fēng)口送入機柜內(nèi)，加大了冷卻溫差，可以適當(dāng)提高回風(fēng)溫度，減少送風(fēng)量，從而減少空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的輸送能耗，在一定程度上解決了大風(fēng)量、小焓差設(shè)計和空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)能耗的矛盾。
（2）當(dāng)機柜的進風(fēng)速度約為 1.0m/s 時，機柜上部出風(fēng)溫度比下部出風(fēng)溫度明顯較高，隨進風(fēng)速度的增大，機柜上部出風(fēng)溫度與下部出風(fēng)溫度之間的差值逐漸減小，當(dāng)進風(fēng)速度達到2.0m/s時，機柜內(nèi)部溫度分布基本呈現(xiàn)下熱上冷的現(xiàn)象。
（3）當(dāng)機柜的進風(fēng)速度約為 1.4 m./s 時，機柜出風(fēng)溫度分布比較均勻，冷空氣的利用效率較高，因此，建議機柜的進風(fēng)速度在1.4 m/s 左右為宜。