数据机房降温浅析

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  通信运营的核心是数据,而数据机房中,随着数据中心容量的增加、规模的扩大及新设备和技术的引入,服务器和关键设备经常受到各种威胁,其中温度过高是主要威胁来源,导致数据中心运行和维护的难度不断加大。随着夏季的来临,数据中心机房高密度、服务器机架满载,数据中心机房的机房空调与气流组织,湿度的控制不合理,导致数据机房过热,使设备工作不稳定,或直接导致设备单板不在位中断业务,出现故障。
  一、以往机房降温的方式有多种多样
  (一)机房高温来源:主要有屋顶、设备、控制柜等。在不可能安装空调的情况下,屋顶加装保温层;原始设计无通风窗可从新开窗,在热中心时对设备、控制柜用鼓风机吹降温,设备柜体采用透气孔型设计等,加大设备通风效果,使机房温度保持一定温度,避免出现故障;
  (二)安装机房空调,保证匹配的大功率24小时不间断电源,机房专用空调设备制冷系统形式很多,可根据工程项目的特点,选用不同的制冷系统。机房专用空调机组制冷系统主要冷却形式有风冷式、水冷或乙二醇水冷式、冷冻水式、双冷源系统等。PUE值可以从1.0到无限大,国际较先进的机房通常在1.5-2.0。
  (三)在冷却设备够用的前提下,增加设备的间隔或是降低服务器的密度,从而降低每个机柜的热密度。调整服务器间隔并不是说每个机柜间都保持1U的空间。这样做恐怕效果并不明显,除非降低每个机柜的负载量。在传统的数据中心,我们通常建议在一个机柜中放置15到20个1U的服务器。
  (四)增加机柜配风单元ADU(AirDistributionUnit),ADU是机房气流组织的一种部件,用来将空调机产生的冷量(冷风)强制地配送到IT机柜处,用来解决传统送风方式的不足、尤其是高功率密度的应用需求。
  (五)使用二氧化碳干冰,用-78度的干冰给数据机房降温。
  (六)运用冷气流组织进行降温节效;项目运作中,我们遇到各种机房节能减排降温的案例。现结合我的工作实际,给大家介绍一种通过对冷热气流控制来对机房达到降温减排的功效。
  二、数据机房存在的问题
  (一)占用機房功率分配比率过大。据美国电力转换公司APC统计数据显示,数据中心的冷却成本约占总能源账单的50%。
  (二)国际组织Uptime Institute指出,由于数据中心机房内气流不适当,通常会浪费30%-60%的冷空气。
  (三)数据中心的过度冷却(overcooling)差不多达到实际需求的2倍,目前多数机房存在过度冷却问题,相应的机房空调机组耗能也比设计时增加耗电50%以上,最终造成机房居高不下的高额运行费用。
  具体主要存在冷热气流混合严重、冷气泄漏、热气流缺乏返回路径、地板下的障碍物、冷气流分配不均等问题。
  三、冷气流通道的节能减排原理
  机房气流智能管理产品是对机房气流智能管理的解决方案。主要原理使搭建冷通道,使空调制冷产生的冷空气有效地用于对设备的降温,空调进风口将设备排风扇排出的热空气带走。机房整体采用下送风与密封冷通道相结合的方案(机柜按照冷热通道方式布置)。机柜前门下方设置出风地板将空调提供的冷气流输送至冷通道,冷通道两端设置活动门。顶盖使用铝合金与幕帘材料。由于冷通道密封,形成冷气资源池,能保证为IT设备散热充足提供的冷量,且可有效减少冷热气流混合,提升机房整体散热效率,节省制冷系统能耗。
  使用机房气流智能管理产品后示意图:
  (一)针对热气流混合严重问题,我们采用搭建幕帘实现冷通道来解决。
  (二)针对热气流缺乏返回路径现象,我们采用热风诱导器和挡风板产品解决。热风诱导器可推动热风返回精密空调,热风诱导器的温控装置可保持疏导管空气温度,如遇到紧急情况可自动关闭。
  (三)针对冷气流分配不均现象,我们采用冷风诱导器。冷风诱导器可使冷却空气直接进入机柜前门进气口,实现可变气流风扇速度控制。
  四、方案的特点如下
  适用于老机房节能改造和新建机房节能建设;冷热气流无混合;通过将冷通道密封,形成冷气资源池,只需要保证资源池中冷气量充裕,各列机柜即可从资源池中各取所需,实现冷量的按需供给和精确分配。
  五、幕帘材料的说明
  永久保持-静电耗散及无异味(永久性静电耗散聚合物IDP);没有温度要求;干净、透明、不会微粒化;针对数据机房应用专门研发的环保无毒新材料;专业机房专用的软墙、软帘。
  六、项目范围
  密封冷通道为机柜内部设备提供充足的冷风通道,其顶面由幕帘材料和铝合金镶框构成,距离架空地板高度依据现场环境而定,通过吊筋悬挂在屋顶上;其四周由透明的软帘幕构成,冷通道机柜两端安装活动门,活动门组成为幕帘铝合金镶框构成,以保证大风量输出时的密封效果。
  七、机房气流智能管理产品的使用效果
  解决机房局部热点;延长服务器使用寿命;解决机房扩容难点。
  通过以上相关安排及测试工艺,保证冷风道的各项目质量标准达到规定的要求,从而确保节能效率,并有效提高安全系数。
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