數(shù)據(jù)中心機房冷熱通道優(yōu)化設(shè)計經(jīng)驗談
更新時間：2021-01-09 10:49:21 字號：T|T
數(shù)據(jù)中心機房在使用過程中受各種因素制約限制，造成機房氣流組織不合理、不通暢，由于IT設(shè)備是靠機房空調(diào)送入的低溫風(fēng)與其散熱充分交換，帶...
數(shù)據(jù)中心機房在使用過程中受各種因素制約限制，造成機房氣流組織不合理、不通暢，由于IT設(shè)備是靠機房空調(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，現(xiàn)狀只能是機房空調(diào)設(shè)備容量配置遠遠大于實際需求量，以滿足機房需要。造成空調(diào)設(shè)備投資增大、運行費用增高，機房PUE值增大。
因此如何規(guī)劃好數(shù)據(jù)中心機房氣流組織，有著非常重要的意義，它是對機房內(nèi)現(xiàn)有的不合理的氣流組織，進行歸納分類、根據(jù)不同類型，進行合理改造。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，進行熱交換，將交換產(chǎn)生的熱空氣送回至空調(diào)機組，避免不必要的冷熱交換，提高空調(diào)系統(tǒng)效率。減少機房運行費用。
一 數(shù)據(jù)中心機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，將數(shù)據(jù)中心氣流組織分為以下四種形式即：機房氣流組織形式、靜壓倉氣流組織形式、機架氣流組織形式、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、機房氣流組織形式
在機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，其整個機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，機房內(nèi)部機柜的擺放形式不同，其氣流組織也是不同的，如下圖所示：
2靜壓倉氣流組織形式
數(shù)據(jù)中心的靜壓倉是為了保證有足夠的送風(fēng)壓力而設(shè)計出的一個壓力容器，它是精密空調(diào)送出的冷風(fēng)所經(jīng)過的首道氣流路徑，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均勻，才能保證每個機架的氣流量。
下圖是它的氣流組織示意圖：
3機架氣流組織形式
機架是數(shù)據(jù)中心為IT設(shè)備提供可靠的物理運行微環(huán)境場所，機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)計人員所考慮的問題，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)，因為設(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，提高數(shù)據(jù)中心PUE值。那么我們應(yīng)該如何來正確、合理的規(guī)劃數(shù)據(jù)中心氣流組織呢?
前面我們已經(jīng)對數(shù)據(jù)中心的四大氣流組織形式闡述過，現(xiàn)在姑且把這四大氣流組織形式看作是氣流流經(jīng)的四個不同的地方，那么任何一個地方出現(xiàn)問題，都會直接或者間接的影響到IT設(shè)備快速散熱問題。也就是說我們需要逐一分析這四大氣流組織形式中可能存在的問題，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)扇的進出風(fēng)及溫差情況，單臺設(shè)備所需要的風(fēng)量計算等等。有了這些數(shù)據(jù)，我們就可以為下面的機架、機房的總體功率及發(fā)熱量，從而計算出整個數(shù)據(jù)中心所需要的熱量，并以此數(shù)據(jù)來選擇精密空調(diào)的容量。
一般一個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)器廠商都自帶風(fēng)扇冷卻,進出溫差一般設(shè)計為11℃.
根據(jù)公式：1KW發(fā)熱功率在進出溫差11 ℃所需風(fēng)量為270M3/H則10KW發(fā)熱功率在進出溫差11 ℃時所需風(fēng)量為2700M3/H。
2合理規(guī)劃機房氣流組織
與機房氣流組織形式有關(guān)的主要是以下幾個方面的問題：
精密空調(diào)送風(fēng)方式的選擇、機架的擺放方式以及走線的方式。
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)備的總制冷量來進行計算。
IT設(shè)備采用上走線、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)的機架邊緣與其的距離不能低于1200mm,否則首臺機架冷區(qū)域會出現(xiàn)回風(fēng)的現(xiàn)象。
計算機設(shè)備及機架采用“冷熱通道”的布置方式。將機柜采用“背靠背、面對面”擺放，這樣在兩排機柜的正面面對通道中間布置冷風(fēng)出口，形成一個冷空氣區(qū)“冷通道”，冷空氣流經(jīng)設(shè)備后形成的熱空氣，排放到兩排機柜背面中的"熱通道"中，熱空氣回到空調(diào)系統(tǒng)，使整個機房氣流、能量流流動通暢，提高了機房精密空調(diào)的利用率，進一步提高制冷效果。
TIA942《數(shù)據(jù)中心通信基礎(chǔ)架構(gòu)標準》中要求機房內(nèi)計算機設(shè)備及機架采用“冷熱通道”的安裝方式，可以分出兩種來，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)劃靜壓倉氣流組織
在規(guī)劃靜壓倉的氣流組織時，我們需要重點針對靜壓倉內(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?；顒拥匕鍍舾叨炔灰诵∮?00mm。
架空地板內(nèi)不應(yīng)布放通信線纜，空調(diào)管道和線纜不應(yīng)阻擋空調(diào)送風(fēng)。
4合理規(guī)劃機架氣流組織
機架氣流組織的規(guī)劃是大家容易忽略，但它又是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。說白了就是前面所有的都是一流的，而恰恰在這一點上我們卻做的不盡人意。
為防止氣流亂竄，必須保證機架的進風(fēng)與出風(fēng)口是隔離的，也就是說在IT設(shè)備沒有到位的情況下，我們應(yīng)該用擋風(fēng)板將沒有用到的位置封閉起來。
同理，機架的19英寸外的兩側(cè)位置也必須要密封起來。所有的線纜不再使用傳統(tǒng)的方式，走在機架的前部兩側(cè)，而是通過理線器從機架的后端進線。
為防止靜壓倉冷所流竄到機架后部(也就是熱區(qū)域)，不要采用下走線的方式，或者在后部開孔。
為保證送風(fēng)風(fēng)量，在機架的頂部盡量不去布置IT設(shè)備。
為保證回風(fēng)風(fēng)速，盡量不要將走線塞滿后部空間。
