數(shù)據(jù)中心機(jī)房冷熱通道優(yōu)化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)談
更新時(shí)間：2021-01-09 10:49:21 字號(hào)：T|T
數(shù)據(jù)中心機(jī)房在使用過(guò)程中受各種因素制約限制，造成機(jī)房氣流組織不合理、不通暢，由于IT設(shè)備是靠機(jī)房空調(diào)送入的低溫風(fēng)與其散熱充分交換，帶...
數(shù)據(jù)中心機(jī)房在使用過(guò)程中受各種因素制約限制，造成機(jī)房氣流組織不合理、不通暢，由于IT設(shè)備是靠機(jī)房空調(diào)送入的低溫風(fēng)與其散熱充分交換，帶走熱量，降低機(jī)架內(nèi)溫度，氣流組織起到熱交換媒介紐帶作用，當(dāng)熱交換的紐帶不順暢、不合理時(shí)，現(xiàn)狀只能是機(jī)房空調(diào)設(shè)備容量配置遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際需求量，以滿(mǎn)足機(jī)房需要。造成空調(diào)設(shè)備投資增大、運(yùn)行費(fèi)用增高，機(jī)房PUE值增大。
因此如何規(guī)劃好數(shù)據(jù)中心機(jī)房氣流組織，有著非常重要的意義，它是對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)現(xiàn)有的不合理的氣流組織，進(jìn)行歸納分類(lèi)、根據(jù)不同類(lèi)型，進(jìn)行合理改造。將冷熱空氣有效的隔離，讓冷空氣順利的送入通信設(shè)備內(nèi)部，進(jìn)行熱交換，將交換產(chǎn)生的熱空氣送回至空調(diào)機(jī)組，避免不必要的冷熱交換，提高空調(diào)系統(tǒng)效率。減少機(jī)房運(yùn)行費(fèi)用。
一 數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的幾種氣流組織形式
我們根據(jù)多年的規(guī)劃氣流組織經(jīng)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)中心氣流組織分為以下四種形式即：機(jī)房氣流組織形式、靜壓倉(cāng)氣流組織形式、機(jī)架氣流組織形式、IT設(shè)備氣流組織形式。下面分別介紹這幾種氣流組織形式：
一、機(jī)房氣流組織形式
在機(jī)房的氣流組織中精密空調(diào)的送風(fēng)方式起著決定性的作用。精密空調(diào)的送、回風(fēng)方式不同，其整個(gè)機(jī)房的氣流組織形式是截然不同的。下面是這兩種送風(fēng)方式的氣流組織示意圖：
同時(shí)，機(jī)房?jī)?nèi)部機(jī)柜的擺放形式不同，其氣流組織也是不同的，如下圖所示：
2靜壓倉(cāng)氣流組織形式
數(shù)據(jù)中心的靜壓倉(cāng)是為了保證有足夠的送風(fēng)壓力而設(shè)計(jì)出的一個(gè)壓力容器，它是精密空調(diào)送出的冷風(fēng)所經(jīng)過(guò)的首道氣流路徑，它的壓力以及精密空調(diào)的送風(fēng)速度都是不可忽略的。對(duì)于下送風(fēng)，地板下為靜壓箱，所需要的是靜壓，只有保持靜壓箱中有足夠的靜壓且靜壓的分布趨于相對(duì)均勻，才能保證每個(gè)機(jī)架的氣流量。
下圖是它的氣流組織示意圖：
3機(jī)架氣流組織形式
機(jī)架是數(shù)據(jù)中心為IT設(shè)備提供可靠的物理運(yùn)行微環(huán)境場(chǎng)所，機(jī)架氣流組織形式顯得非常關(guān)鍵，它是精密空調(diào)送出的冷風(fēng)給IT設(shè)備所經(jīng)歷的zui后一道氣流路徑，其氣流組織示意圖如下：
4IT設(shè)備氣流組織形式
設(shè)備內(nèi)的氣流組織雖然不是數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)人員所考慮的問(wèn)題，本應(yīng)交給設(shè)備制造商解決。但我們應(yīng)關(guān)心設(shè)備是否是前進(jìn)風(fēng)、后排風(fēng)，還有排風(fēng)位置是在服務(wù)器的左側(cè)還是右側(cè)，因?yàn)樵O(shè)備排風(fēng)的方向?qū)饬鹘M織的影響還是很大的。
二 、合理規(guī)劃數(shù)據(jù)中心氣流組織
合理規(guī)劃數(shù)據(jù)中心氣流組織目的是為了給IT設(shè)備快速散熱，提高空調(diào)資源利用率，減少不必要的冷源浪費(fèi)，提高數(shù)據(jù)中心PUE值。那么我們應(yīng)該如何來(lái)正確、合理的規(guī)劃數(shù)據(jù)中心氣流組織呢?
前面我們已經(jīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心的四大氣流組織形式闡述過(guò)，現(xiàn)在姑且把這四大氣流組織形式看作是氣流流經(jīng)的四個(gè)不同的地方，那么任何一個(gè)地方出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)直接或者間接的影響到IT設(shè)備快速散熱問(wèn)題。也就是說(shuō)我們需要逐一分析這四大氣流組織形式中可能存在的問(wèn)題，相當(dāng)于就找到了解決的辦法。
1合理規(guī)劃IT設(shè)備氣流組織
合理規(guī)劃IT設(shè)備的氣流組織重要的就是要了解我們所使用IT設(shè)備，了解它的用電功率及損耗、發(fā)熱功率、風(fēng)扇的進(jìn)出風(fēng)及溫差情況，單臺(tái)設(shè)備所需要的風(fēng)量計(jì)算等等。有了這些數(shù)據(jù)，我們就可以為下面的機(jī)架、機(jī)房的總體功率及發(fā)熱量，從而計(jì)算出整個(gè)數(shù)據(jù)中心所需要的熱量，并以此數(shù)據(jù)來(lái)選擇精密空調(diào)的容量。
一般一個(gè)1U的刀片服務(wù)器所需的電功率約為300W~500W,由于服務(wù)器中的元器件損耗很小(約為2%左右)所以基本上都以發(fā)熱的形式散發(fā)，在刀片服務(wù)器上服務(wù)器廠(chǎng)商都自帶風(fēng)扇冷卻,進(jìn)出溫差一般設(shè)計(jì)為11℃.
根據(jù)公式：1KW發(fā)熱功率在進(jìn)出溫差11 ℃所需風(fēng)量為270M3/H則10KW發(fā)熱功率在進(jìn)出溫差11 ℃時(shí)所需風(fēng)量為2700M3/H。
2合理規(guī)劃?rùn)C(jī)房氣流組織
與機(jī)房氣流組織形式有關(guān)的主要是以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
精密空調(diào)送風(fēng)方式的選擇、機(jī)架的擺放方式以及走線(xiàn)的方式。
數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)采用架空地板下送風(fēng)、上回風(fēng)方式。
精密空調(diào)的制冷量應(yīng)該根據(jù)IT設(shè)備的總制冷量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
IT設(shè)備采用上走線(xiàn)、網(wǎng)格橋架的方式，改善空調(diào)回風(fēng)效果。
離精密空調(diào)近一側(cè)的機(jī)架邊緣與其的距離不能低于1200mm,否則首臺(tái)機(jī)架冷區(qū)域會(huì)出現(xiàn)回風(fēng)的現(xiàn)象。
計(jì)算機(jī)設(shè)備及機(jī)架采用“冷熱通道”的布置方式。將機(jī)柜采用“背靠背、面對(duì)面”擺放，這樣在兩排機(jī)柜的正面面對(duì)通道中間布置冷風(fēng)出口，形成一個(gè)冷空氣區(qū)“冷通道”，冷空氣流經(jīng)設(shè)備后形成的熱空氣，排放到兩排機(jī)柜背面中的"熱通道"中，熱空氣回到空調(diào)系統(tǒng)，使整個(gè)機(jī)房氣流、能量流流動(dòng)通暢，提高了機(jī)房精密空調(diào)的利用率，進(jìn)一步提高制冷效果。
TIA942《數(shù)據(jù)中心通信基礎(chǔ)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)》中要求機(jī)房?jī)?nèi)計(jì)算機(jī)設(shè)備及機(jī)架采用“冷熱通道”的安裝方式，可以分出兩種來(lái)，一種是隔離冷通道的氣流組織，另一種是隔離熱通道的氣流組織形式，如下圖所示：
隔離冷通道氣流組織圖
隔離熱通道氣流組織圖
3合理規(guī)劃靜壓倉(cāng)氣流組織
在規(guī)劃靜壓倉(cāng)的氣流組織時(shí)，我們需要重點(diǎn)針對(duì)靜壓倉(cāng)內(nèi)的氣壓、氣流速度等如下：
確保架空地板下的送風(fēng)斷面風(fēng)速控制在1.5～2.5米/秒?；顒?dòng)地板凈高度不宜小于400mm。
架空地板內(nèi)不應(yīng)布放通信線(xiàn)纜，空調(diào)管道和線(xiàn)纜不應(yīng)阻擋空調(diào)送風(fēng)。
4合理規(guī)劃?rùn)C(jī)架氣流組織
機(jī)架氣流組織的規(guī)劃是大家容易忽略，但它又是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。說(shuō)白了就是前面所有的都是一流的，而恰恰在這一點(diǎn)上我們卻做的不盡人意。
為防止氣流亂竄，必須保證機(jī)架的進(jìn)風(fēng)與出風(fēng)口是隔離的，也就是說(shuō)在IT設(shè)備沒(méi)有到位的情況下，我們應(yīng)該用擋風(fēng)板將沒(méi)有用到的位置封閉起來(lái)。
同理，機(jī)架的19英寸外的兩側(cè)位置也必須要密封起來(lái)。所有的線(xiàn)纜不再使用傳統(tǒng)的方式，走在機(jī)架的前部?jī)蓚?cè)，而是通過(guò)理線(xiàn)器從機(jī)架的后端進(jìn)線(xiàn)。
為防止靜壓倉(cāng)冷所流竄到機(jī)架后部(也就是熱區(qū)域)，不要采用下走線(xiàn)的方式，或者在后部開(kāi)孔。
為保證送風(fēng)風(fēng)量，在機(jī)架的頂部盡量不去布置IT設(shè)備。
為保證回風(fēng)風(fēng)速，盡量不要將走線(xiàn)塞滿(mǎn)后部空間。
