解决数据中心散热难点问题的方案探讨-暖通空调在线.PDFVIP

解决数据中心散热难点问题的方案探讨 中国网通广州市分公司 刘圣庆 摘要：本文针对数据中心机房局部过热问题，提出在设计、选型及维护方面采取的相应解决措施，并 提出了高密型机房的解决方案。 关键词：数据中心 气流组织 制冷 下送风 随着服务器集成度的提高，数据中心机房单机架的功率大幅提升。据统计，现在必威体育精装版的刀片式 服务器机架功率高达 15kW，台式服务器机架功率为 1.5kW，模块式服务器机架功率为 5kW。高耗电必 然产生高发热，这使得局部发热变得很厉害，温度梯度变化大，通风降温处理复杂。空调短时间的停 机或制冷量不足，机房温度会迅速升高到极限温度，造成服务器全部报警甚至停机。据相关数据显示， 我国有近 33%的机房曾因为空调制冷问题出现过宕机现象。高耗能的计算机使数据中心陷入困境。 从目前看来，空调系统制冷量或送风量设计过小、机房大环境气流组织不合理、机柜内部小环境 气流组织不合理、机柜发热量过大、机柜排列过于密集等问题是导致局部过热的主因，解决这些因素， 应从机房的规划设计、制冷系统设计和设备选型、应用维护等三个方面着手予以分析论证，并给出高 密系统的解决办法。 一、 数据中心机房的规划设计 1、对机房进行分类明确定义功率密度。根据机房数据设备安放与耗电密集度，将机房分为高负 荷机房、中负荷机房及低负荷机房三种，其单位面积和单机柜耗电指标、单机柜设备配置数量限值见 表1。 表1 单位面积和单机柜耗电指标、单机柜设备配置数量限值 序 单位面积平均功 单机柜最低电流（电 单机柜最大功 单机柜最多设 机房负荷类型 号 率 压220V） 率 备台数 1 高负荷机房 ≤2kVA/m2 ≤18A/柜 ≤4.0kVA/柜 ≤18 台/柜 2 中负荷机房 ≤1.5kVA/m2 ≤14A/柜 ≤3.1kVA/柜 ≤16 台/柜 3 低负荷机房 ≤1kVA/m2 ≤10A/柜 ≤2.2kVA/柜 ≤14 台/柜 注：单机柜功率超过 4kVA/柜时，应根据机柜发热量有针对性进行调整。 2、减少机房受环境影响。对于新建机房，可以考虑外墙的朝向，将机房设计在建筑的东侧或北 侧，在相对一侧留有走廊等通道。机房内尽量不设计窗口，选用密封性能好和自动关闭式的防火门。 3、适当的机房面积。大型数据中心机房不宜正方形，而是适应长条形，经济面积宜为 500 至800 平方米。 1 4、合理布置设备。布置数据中心设备区域，应根据设备种类、系统成组特性、设备的发热量、 机柜设备布置密度、设备与机柜冷却方式等，合理考虑机房区域、机柜列组、机柜内部三个层面的精 密空调设备制冷的气流组织。设备布置应明确划分冷热通道,以保障送风气流直接送至冷通道。当机 柜内或机架上的设备为前进风/后出风方式冷却时，机柜或机架的布置宜采用面对面、背对背方式。 热通道间距应大于冷通道间距，以有利于热通道散热。一般采用地板下送风上部回风的气流组织方式， 其送风通道和回风通道均可在需要的位置开设风口。采用架空地板作为送风静压箱，架空地板的高度 应根据负荷密度、机房面积综合确定。地板下面禁止走线缆、水管，以防止阻塞风道。 二、制冷系统设计和设备选型 目前数据中心的冷却系统都必须符合可扩展性和适应性、标准化、简单化、智能化、可管理化等 五种关键要求。当前的设计思路和设备没有解决的、最为紧迫的核心问题是数据中心适应变化能力较 差。数据中心冷却系统必须对不断变化的要求有更强的适应能力，对不断增长和无法预测的功率密度 制定规划，同时要设计出冷却系统适应能力强甚至易于改进。数据中心设计中最重要的一个部分就是 冷空气的供应和排出的热空气的回流路径，这对于高密度环境极具有挑战性，因为气流速度必须克服 空气分配和回流系统的阻力。故要解决