通訊生產機房及數據中心的送風方式分為兩種:下送風方式/上送風方式。兩種方式都是定風量送風,每個機房中的制冷量和送風量經過在機房建設、偵錯後就恒定不變。兩種方式都是以控制機房溫度的方式達到給IT器材散熱的目的。
但這兩種方法機房會出現局部過熱。機房空調耗能大,耗能比:PUE>2.5。(註:
)。機房總能耗:
造成局部過熱的原因:
1.排列:
2.短路:
3.堵塞:
機房局部過熱的危害:
A、器材執行溫度超標,造成宕機情況,嚴重影響系統執行;
B、器材長期處於高溫執行,執行風險增加,根據統計資料表明,溫度 升高將導致;
磁盤磁帶會因熱漲效應造成記錄錯誤;
網絡器材傳輸誤碼率增高甚至失效;
伺服器硬碟損壞、引起火災等;
溫度每升高10℃,電腦的可靠性就下降25%、使用壽命將減少50%;
造成能耗增加的原因:
1.機房的密封度不好
不管是現在正在執行的機房和將來要建設的機房都對機房的密封有相當嚴格的要求,在新機房式用前首先要對機房的密封進行嚴格的驗收,杜絕由此帶來的能量消耗,我們完全有理由相信使用者在此問題上已經做了大量的工作,所以這不是我們現在要討論的問題。
2.機房能耗增加的根本原因
A、為了消除局部過熱過多開啟空調的數量將導致空調機組制冷效率低,造成制冷能耗升高;
B、熱交換不充分和不均勻,制冷系統過剩執行嚴重,造成空調能耗升高;
C、機房局部溫度過低,導致外界對機房的熱輻射增加,增加了空調的負擔。
3.從專用空調機的能效比來說明:
一般機房專用空調的能效比約為1:2.5~1:3左右。
即:空調機做功1KW能產生2.5KW到3KW左右的制冷量,若按此原理我們的空調機耗能就應該是伺服器發熱功率的1/2.5~1/3,而決不是統計的1.1倍,由此可見有很多的能量在浪費。
A、送風量的降低或過渡增大將導致空調機組制冷效率低,造成制冷能耗升高;
B、熱交換不充分和不均勻,制冷系統執行混亂,造成空調能耗升高;
C、機房溫度過低,導致外界對機房的熱輻射增加,增加了空調的負擔。
4.造成機房密度低的原因:
由於機房中冷風的分配不均而出現局部過熱的問題,導致使用者在機架上不可能、也不敢更多的增加IT器材,很多機架的器材不足3KW,從而導致機房密度降低。
新一代機房設計要求:過去的設計是根據機房總的的散熱量和散熱面積的比例來計算(KW/m2);現在是按每個機架的功率(KW/rack)來計算。
什麽是刀鋒伺服器?
刀鋒伺服器是包括處理器、記憶體、驅動器及乙太網路卡的整套電腦器材。
一般一個1U的刀鋒伺服器所需的電功率約為300W~500W,由於伺服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,在刀鋒伺服器上伺服器廠商都內建風扇冷卻,進出溫差一般設計為11℃。
根據公式:風量=3600×發熱功率/空氣比容×溫差。
1KW發熱功率在進出溫差11℃所需風量為270m3/h。
未來機架的功率:在一個600mm寬度的42U的高密度伺服器機架上最大滿負荷時需要25KW的電力功率,相當於需要25KW的制冷量並需要大約6000至7000m3/h的風量來滿足機架上伺服器的散熱需要。
機架熱量分析圖:
在以往的設計中按室內溫度20-24℃時機架功率在15KW時,風量在4000到5000m3/h的情況下一個機架的熱量分析圖:
機房過熱的一般解決方法:
以往的機房主要有以下解決方案:
1、增加精密空調數量,解決過熱問題;
2、采用通風機送風,增大機房內熱交換能力;
3、采用冰塊冷卻,過熱區用冰塊降溫。
以上方法都不能有效解決冷量分配問題,而且增加機房能耗。
機房解決過熱的一般方法:
冷池:將冷通道與外界封閉隔離,減少熱量混合。
活化送風地板:
活化送風地板是一個靈活的系統,其獨特的設計可以完全冷卻由於是用刀鋒伺服器及路由器而產生的高密度熱負荷,整合在一個模組地板內(600mm×600mm),可以發在機架前的吸風口位置,將機房精密空調產生的冷風經機架的進風口吹入機架內的發熱點,並可根據發熱點的熱負荷的容量調節活化地板的出風量。
活化送風地板+冷池:
由此可見,在冷熱分離的情況下最能發揮空調的效能!
高效冷卻系統:
機櫃獨立送風系統概述:
冷池的設計:寬度和高度與機架同寬同高,厚度視所需風量及機架間尺寸決定大約在250~400mm;采用推拉門不影響正常工作及維修,此時工作人員站在機架前有效阻擋外來熱空氣的侵入;推拉門及側框都采用雙層玻璃不僅隔熱並且使工作人員能清楚的看到機架器材的工作狀,雙層玻璃都附有隔熱膜既能隔熱又可防止萬一玻璃破損時玻璃四濺;
為減少機架之間的影響每個機架之間加裝隔板,在維修時可拆卸方便維修;
為減少冷風的流失在機架上的空位加裝盲板;
送風控制器: 在機房內伺服器機櫃的排風口安裝溫度傳感器,即時檢測機房內機櫃的出風溫度,同時在有條件的機櫃安裝電流傳感器,即時監控整個機櫃的輸出功率,再在機櫃的送風口安裝智能風量控制系統,根據以上檢測的數據變化調節每個機櫃的送風量,滿足伺服器機櫃的散熱要求,避免局部溫度過高。
最後將所有數據傳至中心控制器。
設定6個排風溫度測量點取其最大值為排風溫度的數值,設定1個進風溫度測量點;設定1個電流傳感器,當現場無法測定電流時,可根據使用者經驗將最大電流值輸入控制器。
根據以上數據電腦架散熱所需風量。
送風風扇模組的設計:
我們在每個機櫃進風口出加裝一個變風量的風扇或多個固定風量風扇組成的風扇模組,一般使用多個風扇的風扇模組,一可以根據實際所需開啟不同數量的風扇,二可以多加一個或兩個風扇做為備用,當風扇執行時發生故障將自動開啟備用風扇並報警顯示故障風扇的編碼;所有風扇以先開啟、先關閉的原則開啟和關閉,做到風扇的平均使用;在執行過中程需維修風扇模組可在10分鐘內完成不影響機架的散熱。