R2-03 机房风侧末端与送风方式选型

课程代码 R2-03 · 板块 R 算力中心与液冷 / R2 风冷与气流组织 时长 约 2.5~3.0 小时（6 讲） 适合对象 要为一个机房选风侧末端形式的系统岗与设计岗（主修）；要评审别人这份选型的项目岗与技术负责人（主修）；机房运维与能源管理岗（选修，读第 3、5 讲即可）。 前置 R2-01 冷热通道封闭与机房气流组织 冷热通道封闭与机房气流组织；A2-04 湿空气物理与焓湿图：空调负荷计算基石 湿空气物理与焓湿图：空调负荷计算基石。⚠ 体系外前置需自备：读机房建筑平面图与剖面图的能力（层高、梁下净高、柱网、承重分区这四样要能自己在图上找到）。 本讲义定位 讲师授课蓝本 / 学员自学讲义。本课是选型课——它教你在一个具体机房里，把「用哪种风侧末端」这个问题拆成三层可判的条件：结构允许哪些、负担需要哪些、冷源配得上哪些。⛔ 它不给「某某密度以上就该用行级」这类门槛，因为那个门槛不存在于行业里，只存在于你这间机房的建筑条件与冷源方案里。

---

按任务导航

你手上的事	直接看	还要配
拿到一间既有机房，要在半天内圈出「哪些末端形式根本不可选」	第 2 讲 2.6：三道结构筛选门	图3、图4
有人提「上行级空调」，你要判断这句话在这间机房成不成立	第 2 讲 2.3~2.5	第 6 讲 6.4 评审提问
要向决策层解释「为什么末端不能和冷源分开招标」	第 4 讲 4.1~4.3	图8
机房要提高送风温度换自然冷却时数，你要判断代价在哪	第 4 讲 4.4~4.6	图7
上了冷板液冷，要定风侧还留多少能力	第 5 讲 5.1~5.4	R3-03 混合系统：剩余风冷那一部分怎么设计（份额核算本体）
机柜报高温而液冷侧显示余量充足	第 5 讲 5.5~5.6	图10、〈典型案例详解〉
要做一张能拿去评审的末端方案比较表	第 6 讲 6.1~6.3	图11
老板问「机柜级末端是不是一定最好」	第 1 讲 1.5~1.6	〈常见误区〉误区一

⛔ 本课不覆盖 · 栏一（每样带去向）：冷热通道封闭的做法本体、盲板与开孔率治理、气流组织的仿真与实测方法 → R2-01 冷热通道封闭与机房气流组织；背板 / 门式换热器的本体结构、接口与选型 → R2-02 背板/门式换热器（Door HX）；风冷的物理上限与「什么时候必须换液冷」的判据 → R1-04 风冷的物理上限：什么时候必须换液冷；机房热环境等级与供液温度等级的用法 → R1-03 机房热环境等级与供液温度等级（ASHRAE A 级与 W 级）；冷板本体与流道 → R3-01 冷板结构与流道设计；混合系统里风侧份额怎么分账、怎么核算 → R3-03 混合系统：剩余风冷那一部分怎么设计；分配单元形态与选型 → R5-01 CDU 形态与选型：液-液 / 液-气；一次侧冷源（冷却塔、干冷器、水侧经济器）的形式与选型 → R6-01 一次侧冷源：冷却塔、干冷器与水侧经济器；自然冷却小时数的气象数据来源与统计方法 → R6-02 自然冷却小时数与气候区选址；能效指标的口径与监管 → R6-03 能效指标体系：PUE / WUE / ERF / REF 的口径与监管；空气侧压降与风阻的建模方法本体 → A2-05 空气侧压降、风量与风阻的工程处理。

⛔ 本课不覆盖 · 栏二（真正不给的数）：① 任何标准或规范的条款内容、限值与等级取值——本课涉及的数据中心设计规范类文件与数据中心能效相关标准，只写「它管什么、在哪一步卡住你」，⛔ 未取得原文逐字核对，编号与版次一律以现行有效目录为准，本课不复述任何一条条款；② 机房送风温度的设计取值——它由热环境等级的推荐区间约束，而那是标准条款，去向 R1-03 机房热环境等级与供液温度等级（ASHRAE A 级与 W 级）、R8-01 标准全景：ASHRAE / OCP / GB / EU 各管什么；③ 任何气候区的自然冷却小时数——由当地逐时气象数据决定，去向 R6-02 自然冷却小时数与气候区选址；④ 各类末端设备的价格、单位造价与投资回收期——它们是项目的商务输入，不是工程量；⑤ 「多少千瓦的柜该用哪一级末端」这个门槛——⚠ 这不是本课漏写，而是本课的核心论点之一：那个数由你机房的三层条件求交集得出，见第 6 讲。

⚠ 栏二之外的平台相关量（送风温升、机柜进出风温差、机柜进风有效面积与可接受迎面风速、风机耗功占比、地板下可用净高、液侧份额），本课照给典型区间、常见值锚点、免责声明与拿到它的路，汇总表在 6.6。

---

引言：你选的不是一台设备，是「冷量在哪一层被交出去」

有一件事，几乎所有第一次做机房末端选型的人都会做错：把它当成设备选型。

于是流程变成这样——问供应商要几款机组的样本，比制冷量、比能效比、比价格、比外形尺寸，做一张表，选一个。这张表做得越认真，越容易掉进同一个坑：表里的每一列都是设备参数，而决定这次选型对不对的那几个量，一个都没在表里。

真正在决定的是三件别的事：

1. 冷量在哪一层被交出去。房间级末端把冷量交给整个房间，靠房间的空气分布把它送到每个机柜；行级末端交给一列机柜之间的那条通道；机柜级末端直接交给这一个柜。交得越靠近热源，中间被浪费掉的越少——而「浪费掉」不是一个比喻，它是可以在温度上量出来的，第 3 讲会给出量法。
2. 这间机房的建筑允许你交在哪一层。有没有架空地板、地板下净高够不够走风、梁下净高留不留得住上送风与回风的空间、柱网与承重允不允许在机柜列间塞进设备与水管——这四件事在既有机房里几乎不可谈判，它们会在你打开设备样本之前就把选项砍掉一半。
3. 你打算用什么冷源。这一条最容易被漏掉，因为末端和冷源常常是两个包、两次招标、两拨人。而它们其实是同一个决定的两半：末端形式决定了你能用多高的送风温度，送风温度决定了冷源有多少时间可以不开压缩机。先定完末端再去定冷源，等于先把自然冷却的上限锁死，再回头去问能省多少电。

全课三根钉子

钉子一：末端形式的本质是分配精度，⛔ 不是制冷量。同样一台标称制冷量的设备，放在房间边上和放在两列机柜之间，送到机柜前门的冷量是两回事。所以比较末端方案时，第一列不该是制冷量，而该是「设备真正拿到的进风温度比末端出口的送风温度高了多少」——本课把这个差值定为可测量的分配精度指标，第 3 讲给出符号与测法。

钉子二：末端形式与冷源方案必须一起定，⛔ 不能分两次招标。它们被送风温度串在一起：分配精度高 ⇒ 可以用更高的送风温度而不出现局部热点 ⇒ 冷源可以在更多的时间里不开压缩机。⇒ 先定完末端再定冷源，等于把自然冷却的上限锁死之后才开始谈能效。

钉子三：液冷机房里的风侧不会消失，且它是最容易被整类漏掉的一块。冷板只带走贴了冷板的那部分器件的热，其余全部仍然走空气。风侧配少了的表现非常反直觉——液冷侧的仪表显示余量充足，而机柜在报高温，于是排障的人会一直在液侧找原因。第 5 讲专门讲这一类。

---

第 1 讲　末端形式与送风层次

1.1 先把「末端」这个词的边界划清楚

在机房空调这条链上，「末端」指的是把冷量交给空气、并且直接面对 IT 设备的那一级设备。它的上游是冷源（冷水机组、冷却塔、干冷器、直膨式室外机等，去向 R6-01 一次侧冷源：冷却塔、干冷器与水侧经济器），下游是机柜里的服务器。

⚠ 这个边界要划清楚，因为工程上有两个常见的混淆：

• 混淆一：把末端和冷源混为一谈。一台风冷直膨式机房专用空调，室内机是末端、室外机是冷源，它们装在同一个产品型号下，于是很容易被当成一件事。而选型判据完全不同：末端看分配精度与结构可行性，冷源看气候区与自然冷却潜力。
• 混淆二：把「换热器」当成「末端」。门式换热器里走的是水，它把热交给水而不是交给空气——但它直接面对机柜排风，所以在本课的口径里它算末端。⇒ 判据是「它直接面对 IT 设备吗」，⛔ 不是「它里面走什么介质」。

1.2 三个层次：房间级、行级、机柜级

房间级——空调机组布置在机房周边或专门的空调间，向整个机房送风，靠架空地板下的静压箱、或靠上部风管与散流器把风分配到各处。它的特点是：一台设备服务很多柜，冷量在房间这个尺度上被分配。

行级（列间）——空调放在机柜列之间，与机柜同宽同深，混在一列里。它从热通道吸风、向冷通道送风，路径长度是几米量级。它的特点是：一台设备服务相邻的几个柜。

机柜级——换热直接做在机柜上：装在后门上的叫门式（背板）换热器，做进柜体内部的叫柜内换热。它的特点是：一台设备服务一个柜，热量在离开机柜之前就被交出去了。

⚠ 三者不是三个互斥的产品类别，而是一条连续的坐标轴上的三个位置：坐标轴是「冷量在离热源多远的地方被交出去」。这一点很重要，因为实际项目里经常出现混合形态——比如房间级打底、局部高密度区加机柜级，那不是「两种方案打架」，而是在同一条轴上给不同区域选了不同的位置。第 6 讲会给出混合形态的处理办法。

1.3 为什么「交得越近，损失越小」

这句话背后是一个很朴素的机制：空气一旦离开末端出口，就没有任何东西约束它必须去哪儿。

冷风从末端出来之后，在到达服务器进风口之前，可能发生三件事：

1. 旁通——一部分冷风根本没进设备，直接从机柜之间的缝隙、未装盲板的空 U 位、地板开孔的错位处绕回了回风口。这部分风你花了电去送，而它一点热都没带走。
2. 回流——一部分热风从机柜顶部、列尾绕回到冷通道，混进了送风里。设备实际吸到的进风温度因此被抬高。
3. 掺混——冷风与房间里的其他空气掺混，温度被拉高、温度分布被摊平。

这三件事在房间级末端上最严重，因为冷风要跨越整个房间的尺度；在行级上明显减轻，因为路径只有几米；在机柜级上几乎不存在，因为热量在柜内或柜门处就被交出去了。

⇒ 这就是本课把「分配精度」放在制冷量之前的原因。一台房间级机组标称的制冷量是它在自己进出口断面上的能力，而设备真正拿到的东西，要在扣掉旁通、回流、掺混之后才算数。⚠ 这三项的具体治理办法（封闭、盲板、开孔率、静压箱设计）属于气流组织本体，去向 R2-01 冷热通道封闭与机房气流组织；本课只用到它们的结果——那个可以量出来的温升，第 3 讲给符号。

1.4 输运损失的第二种形态：风机功

除了温度上的损失，还有一笔能量上的账：把空气从末端推到机柜再推回来，要花风机功。

这笔功和距离直接相关。房间级末端要克服的阻力包括机组内部阻力、地板下静压箱的沿程与局部阻力、地板开孔的局部阻力、房间到回风口的阻力；行级末端只需克服机组内部阻力加上很短的一段；机柜级几乎只有机组内部阻力。

⚠ 这里有一个容易被忽略的叠加：服务器自身的风扇也在做同一件事。当末端送到柜前的静压不足时，服务器风扇会自动提速去补，于是这部分功悄悄从机房空调的账转移到了 IT 设备的账上——机房空调的电耗看起来正常，而 IT 侧的电耗上升了。这是能效指标排查里最难找的一类漏项之一。⚠ 风机耗功占 IT 功率比例是平台相关量，本课在 6.6 汇总表里给典型区间与拿到它的路；能效指标的口径细节与监管要求去向 R6-03 能效指标体系：PUE / WUE / ERF / REF 的口径与监管。

1.5 代价的另一半：设备台数与运维点位

到这里为止，本讲说的全是机柜级末端的好话。⛔ 但如果结论是「所以应当尽量选机柜级」，那就把这一讲读反了。

层次越靠近热源，同样的机房需要的末端台数越多。一间机房可能用四到六台房间级机组，同样的负载改成行级要十几台，改成机柜级则是每柜一台。这带来四项直接后果：

1. 运维点位数量成倍增长。每台设备都有滤网、风机、控制器、传感器，都要巡检、都会坏。
2. 接管点数量成倍增长。行级与机柜级的水冷型式要把冷冻水或冷却水引到机柜列里、甚至引到柜门上，每一个接管点都是一个潜在漏点，而它在 IT 设备的正上方或正后方。
3. 占用机柜位。行级空调放在机柜列里，它占的那个位置本来可以放一个机柜。⇒ 在寸土寸金的机房里，这是一笔要算进比较表的成本，而且它不出现在设备报价单上。
4. 控制复杂度上升。十几台甚至上百台末端各自控制，很容易出现相邻机组一台在制冷、一台在加热除湿的「打架」现象。⇒ 这需要群控策略，而群控策略是项目上线后最容易被简化掉的一环。

1.6 一句反直觉的话：分配精度高的方案，可能整体更省电

上面刚说完机柜级代价高，这里要补一句方向相反的：在能耗账上，分配精度高的方案往往反过来更省。

原因有三条，而它们都不在设备样本上：

1. 输运风机功小（1.4）。
2. 可用送风温度更高——分配精度高意味着没有那个「最热的一列」拖后腿，于是送风温度可以整体抬上去。这一条会在第 4 讲展开，它是本课最重要的耦合。
3. 不需要为最坏的那个柜去过配整个房间——房间级方案里，只要有一个柜偏热，整个房间的送风温度就得压下来。⇒ 这是一笔典型的「为一个点付全场的钱」。

⇒ 所以第 1 讲的落点不是「哪个好」，而是两类代价的方向相反：一类随层次上升而下降（输运损失、电费），一类随层次上升而上升（台数、漏点、机柜位、控制）。⛔ 只比初投资的比较表，会系统性地偏向房间级；⛔ 只比能效的比较表，会系统性地偏向机柜级。两张表都是对的，也都是不完整的。

1.7 本讲小结

• 「末端」的判据是它直不直接面对 IT 设备，⛔ 不是它里面走什么介质。
• 三个层次是一条连续坐标轴上的三个位置，轴是冷量在离热源多远的地方被交出去；混合形态是常态，⛔ 不是方案打架。
• 越靠近热源，旁通、回流、掺混三项损失越小，输运风机功越小。
• 代价方向相反：台数、漏点、机柜位、群控复杂度随层次上升而上升。
• ⇒ 选型是求交集，⛔ 不是在轴上求极值。