數(shù)據(jù)機房氣流組織的常見類型及應(yīng)用
數(shù)據(jù)中心制冷能耗基本可以占到數(shù)據(jù)中心能耗的三分之一上下。顯而易見,合理的冷卻方案對數(shù)據(jù)中心運行的經(jīng)濟效益和社會效益至關(guān)重要。
當(dāng)數(shù)據(jù)中心建成后,所處位置的氣候條件也就固定了,數(shù)據(jù)機房布局和冷源設(shè)備確定之后,數(shù)據(jù)機房內(nèi)的氣流組織,對保證數(shù)據(jù)中心可靠運行的同時降低能耗,是一個關(guān)鍵點,也是一個難點。
一、優(yōu)化氣流組織方案的原則
1、冷氣流方面,不浪費,盡量做到定向供應(yīng),定向冷卻。
2、熱氣流方面,從設(shè)備機柜出來后,盡量避免再與機房內(nèi)冷氣流混合,這樣空調(diào)回風(fēng)溫度會更高,使得空調(diào)蒸發(fā)器的換熱效率也會更高。
3、送風(fēng)方面,盡量保持氣道通暢,除非必要,盡可能減少風(fēng)機的負荷。
現(xiàn)有的氣流組織方式有很多,大致可分為上送風(fēng)方式和下送風(fēng)方式兩大類,每一類又有較為典型的四種氣流組織,共八種氣流方式。
二、下送風(fēng)的四種典型方式
1、下送風(fēng)(架空地板)+密封機柜送風(fēng)
通過地板下(相當(dāng)靜壓箱)把冷風(fēng)送至IT機柜內(nèi)部,帶走IT設(shè)備熱量后,熱氣流從機柜后部或者上部排出,回到空調(diào)。
特點:標(biāo)準機柜前部配有密封風(fēng)柜,機柜布置靈活,可以背靠背布置也可同向布置,該方案投資小,標(biāo)準化施工非常方便。
適合:只適合用于新建項目,但是送風(fēng)柜的尺寸限制了機柜的風(fēng)量,一般單機功率密度在3kW以下。
2、下送風(fēng)(架空地板)+冷通道
各機柜以面對面成排的方式布置,并實現(xiàn)冷通道封閉形成一個“冷池”,空調(diào)冷風(fēng)通過架空地板的靜壓箱后再進入冷池,進行氣流二次均壓后再對IT設(shè)備進行冷卻,熱氣流從機柜的后部或者上部排出,回到空調(diào)。
特點:冷通道封閉有利于氣流組織的二次均衡,使得離空調(diào)距離不同機柜的進風(fēng)量更加一致,也使得同一架機柜不同高度的設(shè)備進風(fēng)溫差控制在2℃以內(nèi),較好地避免冷熱不均。
單機功率密度為4~8kW,如果需要冷卻更高密度的服務(wù)器,需要增加冷池面積或者安裝活化地板以獲得額外的冷量。
3、下送風(fēng)(架空地板)+熱通道
通過地板下送風(fēng)把冷風(fēng)輸送至機柜附近,對熱通道進行封閉,熱風(fēng)通過風(fēng)管進入天花板回到空調(diào)。
特點:節(jié)能高效,但投資大,不宜施工,且不適用于蒸發(fā)式機房空調(diào)。熱風(fēng)需強制抽風(fēng)回到空調(diào),這種方式實際采用較少。
適合:采用水冷空調(diào)的新建項目,單機功率密度可達5~8kW
4、下送風(fēng)(架空地板)+活化地板+冷熱通道
同時在數(shù)據(jù)中心封閉冷、熱通道。地板下送風(fēng),部分使用活化地板,通過冷池二次均壓送入設(shè)備機柜,熱風(fēng)通過風(fēng)管進入天花板回到空調(diào)。
特點:這是方式2和方式3的綜合應(yīng)用,屬于超高熱解決方案,缺點是投資過大。
適合:新建機房,機柜功率密度可達12~20kW。
三、上送風(fēng)的四種典型方式
1、上送風(fēng)+風(fēng)管+下位送風(fēng)或定向送風(fēng)
通過風(fēng)管、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、風(fēng)口等設(shè)備把冷風(fēng)輸送至機柜附近,根據(jù)風(fēng)管和機柜位置的不同,采取下位送風(fēng)或定向送風(fēng),但是冷氣流在離開風(fēng)口,進入服務(wù)器前還無法避免與熱氣流混合。
特點:風(fēng)量、風(fēng)向可調(diào),投資比較低,省去了架空地板。
適合:改造或新建項目,機房功率密度不能太大,適用單機柜密度為1~2.5kW。
2、上送風(fēng)+風(fēng)管+冷風(fēng)直接輸送至機柜
通過風(fēng)管、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、門板式送風(fēng)器等設(shè)備把冷風(fēng)直接輸入設(shè)備機柜內(nèi),這種方式冷通道封閉比較完整,為嚴格意義的精確送風(fēng)。
這種形式的送風(fēng),必需要考慮相鄰空調(diào)設(shè)備的冗余互補,一旦某臺空調(diào)出現(xiàn)故障,相鄰的空調(diào)應(yīng)改通過聯(lián)通的靜壓箱應(yīng)急提供冷氣流。
特點:可對每個機柜進行風(fēng)量調(diào)整,但是風(fēng)管制作成本高,投資較大。
適合:適合一些老機房的改建,適用單機柜密度為2~3kW。
3、上送風(fēng)+風(fēng)管+冷池
機柜面對面布置,進行冷通道封閉,通過風(fēng)管、導(dǎo)風(fēng)柜、封閉冷通道二次均壓,送入設(shè)備機柜內(nèi)。
特點:高熱機房解決方案,氣流組織合理,投資較大。
適合:適合一些老機房的基礎(chǔ)上的新建本項目,適用單機柜密度為5kW左右。
4、上送風(fēng)+風(fēng)管+冷風(fēng)直接輸送或定向送風(fēng)或下位送風(fēng)
這是一種混合方式,適用于機房內(nèi)機柜功耗相差較大的場合,對可以封閉的機柜進行冷通道封閉,對無法封閉的機柜采用開放方式,但風(fēng)管的出口風(fēng)量可調(diào),并盡量靠近設(shè)備的進風(fēng)口,實現(xiàn)部分區(qū)域精確送風(fēng),對機柜的冷量需求實現(xiàn)差異化解決。
特點:對前面幾種方案的綜合應(yīng)用。
適合:適用用改建項目,特別是復(fù)雜的非標(biāo)準場所,根據(jù)主設(shè)備的要求來封閉。由于是風(fēng)管上送風(fēng),故單機柜功率不宜超過2.5kW,否則應(yīng)給予額外的風(fēng)量和冷量。
四、小結(jié)
目前機房制冷大多數(shù)采用上送風(fēng)或下送風(fēng)方式,從實際效果看,由于冷氣流受熱后自然上升,下送風(fēng)氣流流動效果會優(yōu)于上送風(fēng),有利于設(shè)備冷卻和降低風(fēng)機功耗。
如果機房條件允許,建議盡量采用地板下送風(fēng)方式,考慮到不同的機柜功率密度要求,再決定是否需要建立冷、熱通道,綜合性能上來說,冷通道要優(yōu)于熱通道。
相關(guān)產(chǎn)品
描述