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技術專文

級，容許 IT 電腦機櫃內乾球溫度介
圖六、ASHRAE Class A1~A4 容許空調操作環境 圖九、冷熱通道氣流分析 圖十、風管送風模式
於 18~27℃之間，露點溫度 5℃，
相對濕度 60%，入風溫度可容許範
90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% T Temperature (oC) (oC )
ur
e
t
empera
32.8
32.8
31.2
圍於 15~32℃之間，相對濕度容許 31.2 Building Building
29.5
29.5
27.9
27.9
Supply And
Supply And
26.2
範 圍 於 20~80% 之 間。 以 空 氣 線 25 20 26.2 Return Air Return Air
24.6
24.6
22.9
22.9
21.3
21.3
19.6
圖畫出其適合之操作區域如 圖六所 Class A3 19.6
18.0
18.0
Allowable envelone Class A4
示。 20% Rack Rack Rack Rack
20 Class A2 Allowable envelone 15
Allowable envelone
Class A1
Saturation 15 Allowable envelone Humidity Ratio-grams of moisture per kilogram of dry air
temperature (ºC) 10
空調系統設計 10 Recommended 10%
Class A1-A4
envelone
5 圖十一、空氣側自然冷卻流程 [10]
5
0
空調系統主要之組成元件包含製冷 Static Motorized Pre-Filter Filter Misting Mist Eliminator Fan Array Relief Fan Motorized
系統、散熱系統、送風系統及外氣 Louvers Dampers Damper
0
系統等四大項，製冷系統示意圖如 0 10 20 30 40 50
Dry bulb temperature (ºC) 風管送風及回風方式 T1 H1 P4 P5 P6 P7 Supply
圖七所示，電腦機房一般使用冰水 Outside Mixing Air Relief
T2
及送風設備等冷卻方式進行降溫。 為減少上述高架地板送風遭管線及 Air Return T6 T5 Air
P2
Air
出風口等阻擋之問題，改以天花板
冷凍空調協會制定電腦機房熱能環 圖七、製冷系統示意圖
風管上出風設計方式，送至冷通道 Office
境指導手冊 (Thermal Guidelines for Heating Common
內，熱空氣則由自然回風方式導引 Return Air Plenum T3 H3
Data Processing Environments) 針 ᇨโտࠔЬ
տࠔዻᆔ12/17˚C 17/20.5˚C VFD ѵ੊ޫ።ጒ 至空調箱內，可使機房之混風現象 Hot Aisle P3
IT
IT
對機房空調設計有詳盡之介紹，其 Containment Equip- Cold Equip-
減輕。冷熱空氣分離程度越高，節 Hot Aisle Aisle
中包括： Stab Floor ment ment Hot
能效果越佳，如 圖十所示。 P1 T4 H4 Aisle
12/19˚C
12/20˚C 5/12˚C
冷熱通道分離方式
自然冷卻方式 (Free cooling)
機櫃擺設適當位置，使室內氣流形 房具有冷卻效果，反之則不引進外 降低製冷主機之冷卻負載，以達到
電腦機房設備可接受的機櫃入口氣
成冷通道與熱通道的氣流模式，如 氣，如 圖十一所示。 節能之目的，若冷卻水水溫足夠
流溫濕度條件很廣，在較精密的機
圖八、圖九所示，利用高架地板將冷 12-20˚C 低，則有可能停止製冷主機之運
房中，乾球溫度 26℃，相對濕度 以半導體廠房林立的竹科、南科為
空氣送出至冷通道內，再由天花板 作。
50% 都是可接受之範圍。台北市全 例，可利用自然冷卻的時數約佔
回風；分流的作用在引進最大的冷
年外氣低於乾球溫度 26℃、相對 全年 46% 及 37%，但因園區工廠
空氣進入電腦機櫃內，並將熱氣導 5-12˚C
濕度 50% 之焓值時間約有 40%， 密度高，空氣品質較一般非工業區
引至環境中，再回至電腦機房空調
因此可利用自然大氣環境之低能量 差，必須考慮相關之空氣品質，進 液體冷卻散熱方式
箱中冷卻，冷、熱通道必須隔離減
源作為電腦機房之冷源，以減少空 行妥善的處理後才可送入機房，避 液體熱交換能力比氣體熱交換能力
少冷熱空氣發生混風現象及熱氣再 圖八、冷熱通道空調氣流模式
調主機之運轉時間，達到節能之目 免減低電腦機櫃之使用壽命。 好，耗能較少（氣體對液體之耗電
循環問題。
的。焓值愈低，利用外氣之冷卻效 馬 力 數 比 為 14.36 [11] ）， 而 且 需
現今電腦機櫃因運算速度要求，僅 HOT AIR PLENUM 益愈高。台灣地區氣候相對炎熱， 水側自然冷卻 要的體積小，近來很多設備廠商引
有 3~5 年壽命，更換新機櫃時因 僅適合在春、秋、冬季時期應用。 進水冷式冷卻系統，但因電腦設備
利用低乾球溫度或低濕球溫度之外
高架地板下線路不易抽換，日積月 自然冷卻可分為空氣側自然冷卻及 相當怕漏水，因此水質要求及漏水
AIRBLOCK AIRBLOCK 氣，將冷卻水降溫至可符合機房冷
累將導致送風通道阻塞，無法達到 AIR STRIP DATA CENTER CURTAINS 水側自然冷卻兩種方式。 預警系統必須嚴格要求，ASHRAE
CHASE DOORS 卻之條件，以提供機房冷卻所需，
冷卻之要求，造成局部熱點 (Hot 部分取代或全部取代製冷主機之冷 TC9.9 2011 Thermal Guidelines
spot) 現象，空調必須送出更多的 CRAC 空氣側自然冷卻 for Liquid Cooled Data Processing
UNIT 卻量，而達到節省製冷主機之耗
風或降低送風溫度，依中國技術服 Environments 有詳細之相關規定須
利用風機將符合電腦機房環控條件 能。分為直接自然冷卻及間接自然
務社節約能源技術手冊 [8] 與綠色生 遵循。
之大氣環境的冷空氣引入電腦機房 冷卻方式，直接自然冷卻節能系統
產力基金會空調系統管理與節能手 以提供部分或全負載之機房冷卻， 之可利用時間與節能空間較大，但
冊 [9] 得知調降冰水出水溫度 1℃必 COLD AIR 有三種型式，包含機櫃式冷卻 (Row
AISLE
HOT AIR 可利用風門擋板，進行外氣與回風 因會有管排之結垢與清潔之問題， cooler)、機櫃內冷卻 (Rack cooler)
須額外消耗壓縮機耗電 1.5~3%， AISLE
之混合比例調整。系統可根據外 建議採用間接自然冷卻節能系統； 及 背 板 冷 卻 (Passive door cooler)
意謂混風問題會同時造成空氣側與 COLD AIR COLD AIR
AISLE PLENUM 氣、回風的溫度及相對濕度之偵測 間接自然冷卻方法是當外氣條件足 等系統，如 圖十四、十五、十六、十七
冰水側雙方面的能源損耗，形成不
值進行焓值計算結果，來決定空氣 夠低時，將冰水主機系統之冷卻水 所示。
必要的浪費。
側自然冷卻之啟動時機，若外氣焓 經過冷卻水塔降至低溫條件，然後
值比回風溫度低，表示外氣對於機 利用熱交換器間接冷卻冰水迴路，
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