数据中心配风动态制冷系统及应用.docx

数据中心配风动态制冷系统与应用来源：机房技术与管理作者：于郡东更新时间：2012-3-8 11:07:01 摘要：数据中心机房为了更加节省IDC的土建、或是用户的楼宇租赁费用，一些大型化、高密度化、数据大集中的IDC和云计算中心越来越普及。但是高密度化服务器机房的散热问题也越来越难解决。窗体顶端窗体底端　　目前数据中心机房普遍采用下送风空调系统，并配合冷热通道分离。尽管如此，冷热风气流组织的短路（回流、漏流）和横向混合（旋流、涡流）现象依然十分严重（如图1所示）。这会造成为数众多机房的IT机架上半部分处于热气团的包围之中，此外机房高架地板内线槽等阻挡送风的障碍物也堵塞了冷气的输出，导致机架供应冷气风量风压严重短缺。　　图1 数据中心机房冷热风气流短路和横向混合　　打破平均分布散热模式　　　　近期，数据中心机房为了更加节省IDC的土建、或是用户的楼宇租赁费用，一些大型化、高密度化、数据大集中的IDC和云计算中心越来越普及。但是高密度化服务器机房的散热问题也越来越难解决。　　　　如果机房仍然采用传统均匀制冷设计模式，那么精密空调系统能耗会加大，PUE值居高不下。更为严重的是，机房局部热点问题并非只局限于高密度机房，在中密度甚至低密度机房也经常出现。例如传统的程控交换机房，因空调摆放于机房一侧，也会出现远端的局部热点。　　　　在以往的设计中按室内设定温度20～24℃时，机架功率在15KW，风量在4000m3/h～5000m3/h的情况下，一个机架散热的红外热像分析图和机柜冷却/散热分析如图2所示，从中可见高架地板的冷却效果会受地板开孔和空调送风影响巨大。图2 机架散热红外热像分析图和机柜冷却/散热分析　　精确配风解决之道　　　　针对机架散热负荷（kw/rack）的不同，就需要采用精确送风、按需冷却的解决方案，以满足数据中心机房每个机架动态制冷的需求。　　　　数据中心机房红外/正风压测控配风地板系统解决方案，采用在机房局部增加风机强制通风的配风地板来满足机房热点冷却需求；解决了局部热点后，继而就可以避免机房过度冷却，通过提高空调设置温度来减少空调机组的运行数量和供冷量，最终达到机房节能的效应。　　　　配风地板单元（ADU），是数据中心机房空调系统送风气流组织的一种远端辅助部件，用于将空调机组所产生的冷量（冷气流）强制的配送到IT机架的前面板进气口处，以解决传统空调系统送风方式的不足、尤其是能够满足高功率密度机架的散热需求（参见图3）图3 配风地板单元应用　　数据中心机房红外/正风压测控配风地板系统可以明显改善机柜前端的送风冷却效果，解决了高热密度（虚拟机、刀片服务器）负荷的散热差以及机房局部热岛效应的难题；并有相应空调节能效应。　行级制冷般的效果　　　　传统的地板下送风的气流组织方式，已经无法解决高密度机柜的制冷需求。随着IT技术的发展，机柜功率越来越大，需要的配风风量也相应的增加。但是，地板下送风存在两个瓶颈：地板下送风截面积和地板的出风口有效出风面积。为了解决地板下出风口的截面积瓶颈，目前铺设的地板越来越高，普遍需要架设到600mm以上。但是地板出风口的面积已经达到了极限，而孔板通风率不可能达到100%；增加每机柜拥有的通风地板数量又须增加机房面积。所以，地板下送风的平均分布气流组织方式，目前只能满足每机柜4KW以下的功率密度要求。至此业界内绝大多数下送风机房的地板送风风压也仅有2～5Pa，甚至还有许多的送风风压为负压区域（受流体力学伯努利原理所限）的机架，以至不能安置高负荷的设备。　　　　目前，配风地板单元机由高通风率的风口地板、强制送风机、红外温度传感器、静态/动态送风风压传感器以及群控软件系统等组成，单元机的尺寸与标准地板相同，现场安装时只需在有需求的机柜前替代原来的地板即可。　　　　数据中心机房安置了配风地板系统可以产生的优势是：　　　　1、能彻底解决机柜局部过热问题，提高主机设备运行环境的安全性；　　2、通过提升回风温度，提高空调制冷效率，有效节省机房空调系统能耗；　　3、可提高IT设备的机柜容积率和出租率，减小耗能PUE值，增效降耗；　　4、令老机房经过技改焕发新的生机，可大幅节省新机房建设的投资；　　　　配风地板单元机样式如下图所示：　　按倒葫芦起了瓢　　　　数据中心机房红外/正风压测控配风地板系统并非只是为了解决数据中心局部热点问题，而是借助对送风气流的全面控制，达到对数据中心制冷精确控制的目的。如果仅仅是采用ADU产品，虽然可以暂时解决局部热点问题，但是很可能导致按倒葫芦起了瓢，旧的热点解决了，新的热点有会出现。　　　　在新的系统中，通过采用红外线测温探头连续探测机柜表面温度，探测温度稳定可靠，满足机架内设备或局部区域对温度控制要求。如果采用红外线测温探头，探测的机柜设备进风口或局部区域温度，那么就可以自动调整I