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氣流分配單元可以均勻地將冷空氣送人高密度、高熱量的機(jī)柜,最高可輸送4kW冷量到一個(gè)機(jī)柜,確保分配到機(jī)柜頂部和底部的冷空氣保持一致。氣流強(qiáng)排單元是從周圍地板下吸人氣流通過兩個(gè)風(fēng)扇將氣流從底部吹向頂部,熱氣流排出依靠計(jì)算機(jī)設(shè)備自身風(fēng)扇,每個(gè)單元可帶走機(jī)柜4~8kW顯熱負(fù)荷。風(fēng)扇將機(jī)柜內(nèi)的熱空氣強(qiáng)排出去,并且克服線纜產(chǎn)生的阻力,排風(fēng)管系統(tǒng)將熱空氣入天花板避免冷熱空氣在機(jī)房內(nèi)的混合確保適當(dāng)?shù)睦淇諝馑偷綑C(jī)柜內(nèi),冷空氣輕松達(dá)到機(jī)柜內(nèi)。
另外,在服務(wù)器的內(nèi)部,每個(gè)發(fā)熱部件上安裝一個(gè)風(fēng)扇,再配合合理的氣流設(shè)計(jì),服務(wù)器的散熱問題就可以很好地得到解決,因此這也是多數(shù)服務(wù)器廠商所采用的方法。這種是比較傳統(tǒng)的冷卻方式。
機(jī)柜安裝盲板
盡管機(jī)柜通常被認(rèn)為只是一種機(jī)械支架,但它對(duì)于防止設(shè)備排除的熱空氣重新進(jìn)入設(shè)備進(jìn)氣口至關(guān)重要。如圖顯示了機(jī)柜在安裝盲板前熱空氣在出風(fēng)口受到輕微增壓后,再加上設(shè)備進(jìn)氣口的吸力,導(dǎo)致了熱空氣重新吸入設(shè)備進(jìn)氣口的情況,即短路循環(huán)。在安裝盲飯后,熱空氣從設(shè)備排出,機(jī)柜及其盲板提供了屏障功能,截?cái)嗔藷峥諝舛搪费h(huán)的路徑,進(jìn)而降低了熱空氣進(jìn)入進(jìn)氣口的可能。
盡管主要的IT設(shè)備制造商均強(qiáng)烈建議使用盲板,但實(shí)際上90%或更高比例的機(jī)房都忽略了這一點(diǎn)。熱空氣再循環(huán)問題可能導(dǎo)致IT設(shè)備的問題上升8℃。安裝盲板是一個(gè)極其簡單的過程,可以用非常低的成本應(yīng)用于幾乎所有的數(shù)據(jù)機(jī)房。
還有一些機(jī)柜配置暴露出了一些其它缺陷,可能造成與沒有安裝盲板類似的結(jié)果。例如,使用超寬機(jī)柜將可能使得熱空氣通過設(shè)備側(cè)面進(jìn)行短路循環(huán)。另外,使用托盤安裝IT設(shè)備會(huì)造成相關(guān)位置盲板的無法安裝,從而為熱空氣的短路循環(huán)提供了完全開放的條件。
在一些標(biāo)準(zhǔn)的19英寸機(jī)柜中,導(dǎo)軌周圍、機(jī)柜頂部和底部同樣存在空氣短路循環(huán)路徑。在這種情況下,安裝盲板也不能完全控制空氣的短路循環(huán)。這些機(jī)柜的設(shè)計(jì)并不能適用于高負(fù)載密度的機(jī)房環(huán)境中。
通過使用盲板和選擇可以有效控制短路循環(huán)的機(jī)柜能夠降低機(jī)房熱點(diǎn)的溫度,并顯著提高系統(tǒng)可用性。此外,還有一些優(yōu)勢雖然不太明顯,但卻非常重要,需要進(jìn)行說明。
1)短路循環(huán)對(duì)制冷系統(tǒng)的影響
與理想的系統(tǒng)相比,存在短路循環(huán)的機(jī)柜系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致制冷系統(tǒng)的性能大幅降低。短路循環(huán)將造成回流到制冷系統(tǒng)的空氣溫度較低,可能導(dǎo)致制冷系統(tǒng)以較低的性能工作,進(jìn)而無法滿足制冷量的需求。
2)短路循環(huán)對(duì)總擁有成本的影響
為了解決短路循環(huán)所造成的溫度過高和制冷性能的降低,總擁有成本增加最為突出。與制冷效率相關(guān)的最大壽命周期成本是運(yùn)行制冷設(shè)備和風(fēng)扇需要消耗的電力成本。機(jī)房制冷消耗的電力不受短路循環(huán)的影響,但制冷系統(tǒng)的效率卻會(huì)受到明顯的負(fù)面影響。這意味著短路循環(huán)將會(huì)增加與電力相關(guān)的成本。
兩個(gè)解決熱點(diǎn)最常用的方案是降低制冷系統(tǒng)出風(fēng)口的空氣溫度和增強(qiáng)制冷系統(tǒng)性能。這兩種方案都需要消耗大量不可預(yù)知的成本。空氣流通的限制使得設(shè)備無法獲得足夠的冷空氣,進(jìn)而導(dǎo)致溫度升高。此外,機(jī)柜前端或后端對(duì)氣流的限制還會(huì)加重在沒有盲板的機(jī)柜空間內(nèi)的空氣短路循環(huán)情況。因此,至關(guān)重要的一點(diǎn)是需要使用具有良好通風(fēng)效果并在其后端擁有足夠空間的機(jī)柜,以避免電纜阻礙空氣的流通。
除了上述控制機(jī)柜空氣流通的被動(dòng)方案外,帶有風(fēng)扇系統(tǒng)的機(jī)柜也可用來控制機(jī)柜內(nèi)空氣的流通。但是一些頂部安裝風(fēng)扇的機(jī)柜系統(tǒng),具有的優(yōu)勢微乎其微。而其它一些風(fēng)扇系統(tǒng),如將底層空氣輸向機(jī)柜前端的系統(tǒng)或從機(jī)柜后端主動(dòng)排除熱空氣的系統(tǒng),都可以有效改進(jìn)機(jī)柜內(nèi)的空氣流通,減少短路循環(huán)和提供機(jī)柜利用率。
機(jī)柜布局
上一部分介紹了合理控制機(jī)柜空氣流通對(duì)于制冷效果的重要性,但離達(dá)到目標(biāo)還有一定距離。機(jī)柜空間的合理布局對(duì)于確保機(jī)柜擁有適當(dāng)溫度和足夠的冷空氣同樣非常重要。合理的機(jī)柜布局目標(biāo)是控制空氣循環(huán),即避免冷空氣在到達(dá)設(shè)備進(jìn)氣口前與熱空氣混合。這一間題的解決方案應(yīng)用甚廣。通過將機(jī)柜按行排列,冷熱通道的技術(shù),可以大幅降低短路循環(huán)現(xiàn)象。同時(shí)按照背靠背的方式布局,采用根據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示,大約25%的機(jī)房將每排機(jī)柜面向統(tǒng)一的方向。將機(jī)柜置于統(tǒng)一方向可以導(dǎo)致嚴(yán)重的短路循環(huán)問題,幾乎肯定會(huì)出現(xiàn)"熱點(diǎn)",同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行成本也將大幅提高。對(duì)于機(jī)柜朝向統(tǒng)一方向、且沒有采用冷熱通道技術(shù)的環(huán)境,根據(jù)調(diào)查顯示大多數(shù)均是按照管理層指示放置的,目的是保持機(jī)房的美觀。如果只是沒有能夠使用冷熱通道技術(shù),那么解決這一環(huán)境中熱點(diǎn)問題的一個(gè)有效方法是為受影響的機(jī)柜提供一個(gè)額外的制冷設(shè)備。
合理的負(fù)載分布
不合理的設(shè)備安裝位置,特別是高功率密度設(shè)備的安裝位置,可能明顯的增加機(jī)房的工作壓力。當(dāng)高負(fù)載密度、高功率服務(wù)器被組合成一個(gè)或多個(gè)機(jī)柜時(shí),便會(huì)出現(xiàn)高負(fù)載密度設(shè)備群。這種情況可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)機(jī)房出現(xiàn)熱點(diǎn),并要求操作員采取相應(yīng)措施,如降低空氣溫度設(shè)置點(diǎn)等。
和諧的制冷設(shè)置
前面討論了降低制冷系統(tǒng)空氣溫度設(shè)置點(diǎn)的負(fù)面影響,也就是說,當(dāng)制冷系統(tǒng)輸出空氣溫度設(shè)定值越高,其性能也越高。理想狀態(tài)下,如果沒有設(shè)備散熱輸出,制冷系統(tǒng)輸出氣體溫度將與計(jì)算機(jī)設(shè)備的溫度一致。然而實(shí)際中,制冷系統(tǒng)輸出氣體溫度通常比設(shè)備運(yùn)行所需要的溫度略低。然而,如果能夠遵循本文介紹的空氣分配原則,則可以盡量提高制冷系統(tǒng)溫度設(shè)置值。為了最大限度的提高容量和優(yōu)化效率,設(shè)置點(diǎn)不應(yīng)低于維持設(shè)備迸氣溫度所需的數(shù)值。
盡管制冷系統(tǒng)溫度設(shè)置點(diǎn)由空氣分配系統(tǒng)決定,然而濕度卻可以調(diào)整到任意最佳值。如果濕度設(shè)定值高出需求,可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。首先,制冷系統(tǒng)將導(dǎo)致水分凝結(jié),空氣濕度降低,并且制冷效率降低。然而更糟的是,加濕器需要補(bǔ)充空氣中損失的水分。同時(shí)加濕器也是一個(gè)主要的散熱源,從而更加降低了制冷系統(tǒng)的制冷效率。當(dāng)存在氣流短路循環(huán)時(shí),情況將更加嚴(yán)重,因?yàn)檩^低溫度的空氣進(jìn)入制冷系統(tǒng)更容易結(jié)露。因此,非常重要的一點(diǎn)是,切勿使得機(jī)房濕度值高于需求。
對(duì)于采用帶有加濕器的多個(gè)制冷設(shè)備的機(jī)房而言,可能還會(huì)發(fā)生其它問題。在此類環(huán)境中,最常見的問題就是多個(gè)制冷設(shè)備相抵觸運(yùn)行。當(dāng)以下條件具備時(shí),便可能發(fā)生上述情況:兩個(gè)制冷系統(tǒng)回流氣體溫度不一致,或兩個(gè)設(shè)備的濕度傳感器校準(zhǔn)不一致,或兩個(gè)設(shè)備設(shè)定的濕度值不同。制冷系統(tǒng)抵觸運(yùn)行將導(dǎo)致一臺(tái)制冷設(shè)各會(huì)降低空氣濕度,另外一個(gè)則會(huì)增加空氣濕度。這一運(yùn)行模式極其浪費(fèi)資源,而且機(jī)房管理員也不容易發(fā)現(xiàn)。
無意義的制冷系統(tǒng)濕度抵觸運(yùn)行間題可通過以下方式解決:a使用中央濕度控制;b協(xié)調(diào)制冷設(shè)備之間的濕度值;c關(guān)閉制冷系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)加濕器;d使用浮動(dòng)數(shù)值設(shè)定。
以上這些技術(shù)各具自已的優(yōu)勢,通常最可行的辦法是確認(rèn)系統(tǒng)設(shè)定是否相同,校準(zhǔn)是否相同,并且擴(kuò)大浮動(dòng)數(shù)值設(shè)定范圍。一般情況下,將浮動(dòng)數(shù)值范圍設(shè)定為士5%,便可以糾正這一問題。
其他的幾種冷卻方式
(1)水冷方式。這種方法的起源可以追溯到大型機(jī)時(shí)代。大型機(jī)內(nèi)自帶水冷盤管,機(jī)柜內(nèi)熱量通過冷卻水帶走,這種方式冷卻效率高、成本低,但還要配備一套制冷系統(tǒng)。缺點(diǎn)是機(jī)房內(nèi)有許多水管,形成水患。目前,主要的計(jì)算機(jī)制造商都在研究這種技術(shù),對(duì)一些計(jì)算量大、機(jī)房散熱環(huán)境不好的數(shù)據(jù)交換中心,可以考慮IBM的偽CoolBlue水冷系統(tǒng)。CoolBlue附帶101.6mm(4in)厚的安裝擋板,可以安裝在符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的42U服務(wù)器內(nèi),不僅是IBM公司的服務(wù)器設(shè)備,同樣還可以良好兼容其他品牌。內(nèi)置的偽CoolBlue可以很大程度上吸收數(shù)據(jù)交換服務(wù)器釋放量熱量,對(duì)后者的穩(wěn)定工作非常有幫助。
(2)二氧化碳處理刀片式
服務(wù)器散熱問題,其主要原理是采用了熱吸收而非傳統(tǒng)上使用的冷卻技術(shù)-創(chuàng)造出一種更有彈性而節(jié)能的解決方案。這一冷卻柜設(shè)備系統(tǒng)旨在面向"高密度冷卻,尤其是每機(jī)柜的能耗量可能會(huì)超過20kW的刀片式服務(wù)器"。它被安裝在服務(wù)器機(jī)柜的后方,能夠捕獲風(fēng)扇排放出來的熱量,由于采用了二氧化碳,這一系統(tǒng)具有容量大、耗能量低等優(yōu)點(diǎn)。
新風(fēng)量確定與處理
(一)新風(fēng)量計(jì)算
電子計(jì)算機(jī)機(jī)房新風(fēng)系統(tǒng)要保證工作人員健康,另外電子計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)環(huán)境潔凈度提出較高要求,機(jī)房內(nèi)必須保持正壓。根據(jù)《電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,新風(fēng)量應(yīng)取下列三項(xiàng)中最大值:
(1)室內(nèi)總送風(fēng)量的5%。
(2)按工作人員每人40m3/h。
(3)維持室內(nèi)正壓所需風(fēng)量。
新風(fēng)量應(yīng)是補(bǔ)償室內(nèi)局部排風(fēng)、全面排風(fēng)和保持室內(nèi)正壓所需的新風(fēng)量之和。局部排風(fēng)、全面排風(fēng)按實(shí)際發(fā)生計(jì)算,保持房間正壓的風(fēng)量按房間的門縫、窗縫和其他縫隙中滲漏的風(fēng)量之和。
A、按換氣次數(shù)計(jì)算:Q=換氣次數(shù)*房間容積m3/h
B、按人數(shù)計(jì)算:Q=同時(shí)最多人數(shù)*(30—50)m3/h
國家標(biāo)準(zhǔn)(JBJ10—83)規(guī)定每人每小時(shí)需要新風(fēng)量為30—50m3,故按一般按照機(jī)房空間換氣2-4次數(shù)來計(jì)算所需新風(fēng)量。
為了節(jié)能,建議把機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)做得盡可能密閉,可以減少新風(fēng)補(bǔ)充量。為了保持機(jī)房內(nèi)正壓,如果機(jī)房內(nèi)同時(shí)有送風(fēng)和排風(fēng)時(shí),要求送風(fēng)大于排風(fēng),送風(fēng)機(jī)與排風(fēng)機(jī)一般要連鎖,通過壓差計(jì)控制風(fēng)機(jī)啟停。系統(tǒng)開機(jī)時(shí),應(yīng)先開啟送風(fēng)機(jī),再開啟排風(fēng)機(jī);系統(tǒng)關(guān)機(jī)時(shí),應(yīng)先關(guān)閉排風(fēng)機(jī),再關(guān)閉送風(fēng)機(jī)。
(二)新風(fēng)凈化處理
進(jìn)大機(jī)房的新風(fēng)必須經(jīng)過初效、中效、亞高效三級(jí)過濾,房間內(nèi)新風(fēng)質(zhì)量要求較高時(shí),還應(yīng)安裝紫外線滅菌裝置。經(jīng)過處理后的新風(fēng)送人專用空調(diào)回風(fēng)口,與一次回風(fēng)混合以后進(jìn)大專用空調(diào)機(jī)組,經(jīng)專用空調(diào)機(jī)處理后進(jìn)人房間。為了節(jié)能,新風(fēng)最好經(jīng)過溫濕度預(yù)處理至室內(nèi)工況后再與回風(fēng)混合,可以避免專用空調(diào)機(jī)組為除濕先降溫,然后再加熱至送風(fēng)工況,造成能源浪費(fèi)。