淺談數(shù)據(jù)中心機(jī)房制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　摘要：在機(jī)房系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)是極為重要的組成部分，僅僅通過冷卻源的大小來對數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的質(zhì)量進(jìn)行衡量是完全不夠的，只有對空調(diào)氣流運(yùn)動(dòng)方法、冷熱交換面連接、氣流運(yùn)動(dòng)阻力等各方面系統(tǒng)進(jìn)行充分考慮，才能獲得良好效果。文章根據(jù)數(shù)據(jù)中心氣流運(yùn)行、設(shè)計(jì)位置等各方面開展分析和了解，對機(jī)房存在的環(huán)境熱區(qū)和機(jī)柜熱死區(qū)進(jìn)行有效說明，其往往是因?yàn)樵O(shè)備布置不合理導(dǎo)致的，冷熱通道氣流混合，因?yàn)殪o壓室空氣泄漏過多而造成的。經(jīng)過對數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)進(jìn)行分析，不但能夠提供冷卻的效率，并且能夠規(guī)避機(jī)房發(fā)生環(huán)境熱區(qū)和機(jī)柜熱死區(qū)等狀況，因此，空調(diào)系統(tǒng)的氣流配送是數(shù)據(jù)中心得到高效率熱交換的重要部分。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心;機(jī)房制冷;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　引言：機(jī)房建設(shè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)型的項(xiàng)目，每個(gè)專業(yè)都是高度技術(shù)性的，并且彼此之間密切相關(guān)，我認(rèn)為機(jī)房的熱交換系統(tǒng)屬于極為重要的一項(xiàng)系統(tǒng)，目前，筆者根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析。IDC機(jī)房環(huán)境有必要對計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備以及員工對溫濕度、清潔度、噪聲干擾、電能質(zhì)量、安全防范、振動(dòng)、防雷等要求進(jìn)行有效滿足。并且應(yīng)該屬于安全、可靠、舒適、節(jié)能可擴(kuò)展的機(jī)房。

　　1數(shù)據(jù)中心機(jī)房的概述

　　數(shù)據(jù)中心(IDC)機(jī)房設(shè)計(jì)集成了建筑、暖通、電氣、消防、智能等各種專業(yè)技術(shù)。IDC機(jī)房應(yīng)該擁有“良好的安全作用;可靠和不可中斷的品質(zhì)”的特征。機(jī)房建設(shè)屬于系統(tǒng)性的工程，每個(gè)專業(yè)都是高度技術(shù)性的，并且彼此之間密切相關(guān)。數(shù)據(jù)中心機(jī)房是信息發(fā)展的重要內(nèi)容，承擔(dān)各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)，收集、存儲(chǔ)、備份的所有上報(bào)數(shù)據(jù)，是全天工作的重要任務(wù)。伴隨科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，并且設(shè)備的數(shù)量也在持續(xù)增加，機(jī)房使用的設(shè)備也更加小型化和高效，設(shè)備的安置也越來越密集。

　　機(jī)架式服務(wù)器的高密度放置和刀片服務(wù)器的廣泛使用，與服務(wù)器多核處理器、熱源集中、布局分散等實(shí)際問題，因此對機(jī)房的制冷系統(tǒng)提出了更為嚴(yán)格的磨煉。因?yàn)槟壳耙延械臋C(jī)架式服務(wù)器是是垂直堆放的，需要柜體上、柜體中、柜體下保證穩(wěn)定均勻的溫度場，才能達(dá)到水平“層流式”的開展熱交換。

　　僅僅加大空調(diào)的制冷量是不能滿足實(shí)際需求的，只有對空調(diào)的氣流流向以及氣流流量進(jìn)行控制，才能為設(shè)備供應(yīng)更加高效的制冷，避免導(dǎo)致環(huán)境熱區(qū)與柜體熱死區(qū)的形成。本文根據(jù)機(jī)房建設(shè)的實(shí)際過程中，對機(jī)房制冷系統(tǒng)開展了相應(yīng)介紹。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，中國在2011年的時(shí)候數(shù)據(jù)中心整體耗電量達(dá)到了7×1011kW·h，占據(jù)了社會(huì)整體用量的1.5%。在數(shù)據(jù)中心的各種系統(tǒng)中，IT核心設(shè)備能耗占據(jù)主導(dǎo)地位，占據(jù)總能耗的50%，然后是空調(diào)系統(tǒng)占據(jù)了能量消耗的40%。

　　2機(jī)房分區(qū)和環(huán)境要求

　　例如：在一個(gè)單位中數(shù)據(jù)中心處于一樓，面積大約是115m2，根據(jù)系統(tǒng)機(jī)房的分區(qū)布置，具有擴(kuò)充不便利、氣流循環(huán)換熱系統(tǒng)阻力大、各區(qū)域溫度與濕度場不平均等缺點(diǎn)。結(jié)合該地區(qū)未來幾年的業(yè)務(wù)發(fā)展需要，在設(shè)計(jì)的時(shí)候采用開放式布局(如圖2)，它不僅提高了空間利用率，方便系統(tǒng)空間進(jìn)行擴(kuò)展，并且方便進(jìn)行規(guī)劃，因?yàn)樵撝评涫褂玫氖堑匕逑滤惋L(fēng)制冷的方法，考慮了機(jī)房防靜電地板的選擇與地板下橋架的設(shè)計(jì)。首先，確保地板下送風(fēng)十分通暢;其次，確保地板間隙的緊密度，保持地板壓力;最后，利用新風(fēng)系統(tǒng)來確保機(jī)房正壓，如果發(fā)生了負(fù)壓，將會(huì)導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)的效率不斷降低，高溫高濕氣體進(jìn)入機(jī)房，換熱效率低。

　　3服務(wù)器和空調(diào)部署

　　因?yàn)闄C(jī)房中目前已有的服務(wù)器都屬于標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架服務(wù)器，熱耗散方法均為前進(jìn)風(fēng)、后排風(fēng)，因此，根據(jù)這種模式，對于服務(wù)器柜的需求和防止順序開展了相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。一方面，在選擇機(jī)柜的時(shí)候我們使用前后兩側(cè)均為網(wǎng)鋼板制作的機(jī)柜，開孔的幾率高達(dá)70%，有效降低了機(jī)柜內(nèi)外的空氣阻力;柜體深度在1米以上，方便柜體后排走線，不對關(guān)門與熱風(fēng)排出進(jìn)行影響。另一方面，我們將石牌機(jī)柜實(shí)施冷熱通道劃分，為了確保服務(wù)器機(jī)柜間冷熱氣流的良好循環(huán)，逐漸提升了冷卻系統(tǒng)的顯熱交換率。

　　由于對主機(jī)房面積115m2左右進(jìn)行考慮，送風(fēng)面積并不大，而在機(jī)房中選擇兩臺(tái)空調(diào)進(jìn)行供風(fēng)制冷，而空調(diào)安裝的位置選擇在機(jī)房的東面，地板下送風(fēng)的平衡是相對的，并且地板下的氣流具有不對稱的問題，是的靜壓箱氣流運(yùn)行受阻礙的問題不受影響，與之相反，因?yàn)闁|部和西部之間的距離大約為11米，假如東部和西部兩臺(tái)空調(diào)機(jī)房相互對吹，就會(huì)形成摩擦與碰撞，對空氣供給效應(yīng)產(chǎn)生影響(如圖3)。

　　4空調(diào)制冷量配置

　　根據(jù)未來機(jī)房擴(kuò)建需求，機(jī)房總熱量在50-7OKW間，我們采取的為兩臺(tái)60KW制冷量的精密空調(diào)，并且每臺(tái)空調(diào)都是雙壓縮機(jī)和風(fēng)扇，筆者認(rèn)為，選擇一臺(tái)容量大的制冷空調(diào)并不容易，因?yàn)闄C(jī)房精密空調(diào)的制冷量是根據(jù)需求動(dòng)態(tài)運(yùn)行的，如果風(fēng)機(jī)不運(yùn)作，精密空調(diào)將會(huì)停止運(yùn)行。

　　壓縮機(jī)運(yùn)行量不匹配會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)，對空調(diào)使用的壽命產(chǎn)生影響，因此選擇一個(gè)中等容量的壓縮機(jī)，多壓縮機(jī)循環(huán)工作，不但能夠讓系統(tǒng)穩(wěn)定、熟讀場更加穩(wěn)定，還能延長空調(diào)應(yīng)用壽命。此外，在一定的熱負(fù)荷下，冷風(fēng)氣流流向、流速、流量是處理換熱系統(tǒng)中處理熱區(qū)的根本要求，合理設(shè)置防靜電地板通風(fēng)管道與出風(fēng)口，能夠?qū)χ评淇刂屏飨蜻M(jìn)行控制，有效降低空調(diào)制冷，降低能耗。

　　5冷風(fēng)矢量控制和擴(kuò)展

　　在對機(jī)柜完成布置以后，我們應(yīng)該根據(jù)鵲羽對服務(wù)器實(shí)現(xiàn)功能劃分，在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器區(qū)和刀片服務(wù)器區(qū)機(jī)柜前設(shè)置雙開口出風(fēng)地板，可以根據(jù)它的熱源密度調(diào)節(jié)冷空氣矢量，確保熱源密集區(qū)機(jī)柜上端在集中熱源區(qū)域可以獲得冷熱交換，防止柜體形成“熱死區(qū)”。

　　由于業(yè)務(wù)的持續(xù)進(jìn)程，服務(wù)器數(shù)量也在持續(xù)增長，必將出現(xiàn)機(jī)柜擴(kuò)展的問題，在進(jìn)行機(jī)房設(shè)計(jì)的初期，不但要對擴(kuò)建空間進(jìn)行規(guī)化，還必須對未來的冷空氣系統(tǒng)有沒有包含這一區(qū)域�；�于此，機(jī)房作用分區(qū)的開拓極為關(guān)鍵。早期的新機(jī)柜的的擴(kuò)張，機(jī)房可以使用“微環(huán)境”制冷(一個(gè)機(jī)柜中的制冷)，到時(shí)候?qū)��?huì)有一個(gè)基于柜體的散熱系統(tǒng)，所以有必要對這項(xiàng)新技術(shù)的開發(fā)引起重視。

　　6室外機(jī)器的安裝和后期維護(hù)

　　在精密空調(diào)中，空調(diào)室外風(fēng)機(jī)是重要部分，因?yàn)闄C(jī)房在一樓，因此將外機(jī)放在機(jī)房北墻外側(cè)，并且剛好處在汽車通過的地方，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該在外部按照保護(hù)鐵網(wǎng)，距離地面0.5米，規(guī)避因空調(diào)關(guān)閉而造成安全事故。因?yàn)閷�后期維護(hù)進(jìn)行考慮，有必要提前滿足暖通專業(yè)要求，并在外部機(jī)房周圍設(shè)置一個(gè)壓力出水口，便于外部空調(diào)的清洗，特別是在風(fēng)沙滿天的時(shí)候，這一設(shè)計(jì)就顯得十分重要。

　　金融論文投稿刊物：《金融科技時(shí)代》(月刊)創(chuàng)刊于1992年，本刊辦刊宗旨為展示海內(nèi)外華南、港澳地區(qū)金融電子化、信息化最新動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢;反映現(xiàn)代金融科技最新技術(shù)和科研成果。

　　結(jié)論：綜上所述，機(jī)房制冷系統(tǒng)和機(jī)房裝修、弱電、新風(fēng)等專業(yè)都有著極為密切的聯(lián)系，不能離開設(shè)計(jì)的本身。此外，有必要根據(jù)設(shè)備制冷方法的差異，有必要采用不同的制冷措施，從而獲得更高的制冷效果，以此來完善數(shù)據(jù)中心機(jī)房制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

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　　作者：吳南路

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