關於機房冷熱通道係統運作

發布時間:2017-10-20
一、什麽是冷熱通道?  
        “冷/熱通道”封閉係統是一項應用於降低因工作而發熱的設備溫度的技術。主要應用於數據中心機房。中心機房因設備較多,普遍麵臨設備發熱密度高電力能耗大、機房及機櫃的空間不足,機房規劃跟不上業務需求的增長。冷熱通道係統的建立滿足數據中心機房不斷上升的散熱要求,改善機房內部仍然存在局部熱島問題,避免冷空氣與熱空氣直接混合,減少冷量的浪費。當機櫃得到需求的冷量,整體機房的能耗PUE值就可以保持正常範圍。

二、冷熱通道的工作原理又是什麽?
        冷/熱通道封閉係統是基於冷熱空氣分離有序流動的原理,冷空氣由高架地板下吹出,進入密閉的冷池通道,機櫃前端的設備吸入冷氣,通過給設備降溫後,形成熱空氣由機櫃後端排出至熱通道。熱通道的氣體迅速返回到空調回風口。
機櫃密閉式渦輪後門,把熱氣匯集,通過垂直風管與天花板無縫聯接。熱回風與冷量完全隔離。因此提高內部的冷氣利用率,帶走更多設備產生熱量,降低設備溫度。

三、冷熱通道存在的問題
1.自身原理存在弊端
         因冷熱通道的原理所致,需要對整個送風區域進行封閉處理(冷通道封閉),雖然大幅減少或避免風量和冷量的損耗,最終大幅提高製冷的效率,而對於此冷熱通道封閉的方案,一直以來阻礙此方案大規模推廣的首要問題就是消防問題,由於數據中心裏運行的都是IT設備,所以通常的消防會采用氣體滅火。由於封閉了冷通道,一旦冷通道內設備起火,消防氣體無法在規定時間內到達封閉區域內,勢必會造成更大的損失。
2.過於依賴精密空調
         因冷熱通道主要因依賴精密空調調節溫度,冷熱通道的氣流周轉全需要經過精密空調的調節,又由於需要建設冷熱通道時,要求對送風區域進行封閉處理,管理人員很難察覺精密空調的故障,從而導致出現許多問題。

四、如何規劃好冷熱通道氣流組織
        如何規劃好數據中心機房氣流組織,有著非常重要的意義,它是對機房內現有的不合理的氣流組織,進行歸納分類、根據不同類型,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備內部,進行熱交換,將交換產生的熱空氣送回至空調機組,避免不必要的冷熱交換,提高空調係統效率。減少機房運行費用。
 
1、針對數據中心機房中的幾種氣流組織形式解析
  AG亚游官网根據多年的規劃氣流組織經驗,將數據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設備氣流組織形式。下麵分別介紹這幾種氣流組織形式:
(1)機房氣流組織形式
       由於機房本身的結構,或機房內其它設備已確定了的位置,要求空調設備隻能按一定的送、回風方式以獲得最佳效果。SD、BEDA和EDA係列機組可根據機房的結構和用戶要求提供4種不同的送、回風方案。
**上送風、前回風方案其送、回風方式
 


**上送風、下回風方案
        若機房采用靜電地板,也采用了吊頂,靜電地板和吊頂均可作為氣流通道,則可選用SD、BEDA和EDA…V型機組,其送、回風方式
 
 


**上送風、後回風方案
       若機房采用了吊頂,靜電地板和吊頂均可作為氣流通道,不同的是用戶要求機房空調與其它設備隔離,則可選擇EDA…B型機組,其送、回風方式
 


**下送風、上回風方案
       若機房采用了靜電地板,靜電地板與地麵之間高度為300~350mm,且其空間內無阻隔物,可以形成送風通道並作為靜壓箱,那麽可選擇EDA…D型機組,其送、回風方式
 


(2)靜壓倉氣流組織形式
        數據中心的靜壓倉是為了保證有足夠的送風壓力而設計出的一個壓力容器,它是精密空調送出的冷風所經過的第一道氣流路徑,它的壓力以及精密空調的送風速度都是不可忽略的。對於下送風,地板下為靜壓箱,所需要的是靜壓,隻有保持靜壓箱中有足夠的靜壓且靜壓的分布趨於相對均勻,才能保證每個機架的氣流量。

(3)機架氣流組織形式
       機架是數據中心為IT設備提供可靠的物理運行微環境場所,機架氣流組織形式顯得非常關鍵,它是精密空調送出的冷風給IT設備所經曆的最後一道氣流路徑

(4) IT設備氣流組織形式
      設備內的氣流組織雖然不是數據中心設計人員所考慮的問題,本應交給設備製造商解決。但AG亚游官网應關心設備是否是前進風、後排風,還有排風位置是在服務器的左側還是右側,因為設備排風的方向對氣流組織的影響還是很大的。

2、 合理規劃數據中心氣流組織
  合理規劃數據中心氣流組織最終目的是為了給IT設備快速散熱,提高空調資源利用率,減少不必要的冷源浪費,提高數據中心PUE值。那麽AG亚游官网應該如何來正確、合理的規劃數據中心氣流組織呢?前麵AG亚游官网已經對數據中心的四大氣流組織形式闡述過,現在姑且把這四大氣流組織形式看作是氣流流經的四個不同的地方,那麽任何一個地方出現問題,都會直接或者間接的影響到IT設備快速散熱問題。也就是說AG亚游官网需要逐一分析這四大氣流組織形式中可能存在的問題,相當於就找到了解決的辦法。
(1)合理規劃IT設備氣流組織
  合理規劃IT設備的氣流組織最重要的就是要了解AG亚游官网所使用IT設備,了解它的用電功率及損耗、發熱功率、風扇的進出風及溫差情況,單台設備所需要的風量計算等等。有了這些數據,AG亚游官网就可以為下麵的機架、機房的總體功率及發熱量,從而計算出整個數據中心所需要的熱量,並以此數據來選擇精密空調的容量。
  一般一個1U的刀片服務器所需的電功率約為300W~500W,由於服務器中的元器件損耗很小(約為2%左右)所以基本上都以發熱的形式散發,在刀片服務器上服務器廠商都自帶風扇冷卻,進出溫差一般設計為11℃.
     
        根據公式:1KW發熱功率在進出溫差11 ℃所需風量為270M3/H則10KW發熱功率在進出溫差11 ℃時所需風量為2700M3/H

(2)合理規劃機房氣流組織
  與機房氣流組織形式有關的主要是以下幾個方麵的問題:精密空調送風方式的選擇、機架的擺放方式以及走線的方式。
Ø 數據中心精密空調應采用架空地板下送風、上回風方式。
Ø 精密空調的製冷量應該根據IT設備的總製冷量來進行計算。
Ø IT設備應采用上走線、網格橋架的方式,改善空調回風效果。
Ø 離精密空調最近一側的機架邊緣與其的距離不能低於1200mm,否則第一台機架冷區域會出現回風的現象。
Ø 計算機設備及機架采用“冷熱通道”的布置方式。將機櫃采用“背靠背、麵對麵”擺放,這樣在兩排機櫃的正麵麵對通道中間布置冷風出口, 形成一個冷空氣區“冷通道”,冷空氣流經設備後形成的熱空氣,排放到兩排機櫃背麵中的"熱通道"中,熱空氣回到空調係統,使整個機房氣流、能量流流動通暢,提高了機房精密空調的利用率,進一步提高製冷效果。
 
        TIA942《數據申心通信基礎架構標準》中要求機房內計算機設備及機架采用“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。

(3)合理規劃靜壓倉氣流組織
        在規劃靜壓倉的氣流組織時,AG亚游官网需要重點針對靜壓倉內的氣壓、氣流速度等如下:
Ø 確保架空地板下的送風斷麵風速控製在1.5~2.5米/秒。活動地板淨高度不宜小於400mm。
Ø 架空地板內不應布放通信線纜,空調管道和線纜不應阻擋空調送風。

(4)合理規劃機架氣流組織
  機架氣流組織的規劃是大家最容易忽略,但它又是最為關鍵的環節。說白了就是前麵所有的都是一流的,而恰恰在這一點上AG亚游官网卻做的不盡人意。(在此AG亚游官网隻說結論,暫不做分析,後續章節會有相關的詳細分析及描述)
Ø 為防止氣流亂竄,必須保證機架的進風與出風口是隔離的,也就是說在IT設備沒有到位的情況下,AG亚游官网應該用擋風板將沒有用到的位置封閉起來。
Ø 同理,機架的19英寸外的兩側位置也必須要密封起來。所有的線纜不再使用傳統的方式,走在機架的前部兩側,而是通過理線器從機架的後端進線。
Ø 為防止靜壓倉冷所流竄到機架後部(也就是熱區域),不要采用下走線的方式,或者在後部開孔。
Ø 為保證送風風量,在機架的頂部盡量不去布置IT設備。
Ø 為保證回風風速,盡量不要將走線塞滿後部空間。

五、總結
 
        節能環保成為當今的社會主題,機房的正常運作也是不可忽略的。冷通道係統解決方案,大大改善了節能環保和機房正常運作之間的矛盾,但是其解決方案自身存在一些不足之處,讓人憂心於此。麵對這些矛盾,機房動力環境監控可以完美的解決,機房動力環境監控能全方位、實時性監控機房設備以及機房環境,從而根本上保障機房正常運作。