【摘 要】數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)是機房系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，單靠制冷制源的制冷大小來衡量數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的優(yōu)略是不夠的，只有將空調(diào)氣流運動方式、冷熱交換面接、氣流運動阻力等方面系統(tǒng)考慮，才能達(dá)到效果。本文從數(shù)據(jù)中心氣流運行、位置設(shè)計等各個角度進行了分析，說明機房出現(xiàn)環(huán)境熱區(qū)、機柜熱死區(qū)，主要是設(shè)備布局不合理，冷、熱通道氣流混流，靜壓室漏風(fēng)超標(biāo)等造成的。通過數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)分析，不僅提高冷卻效率，同時避免了機房環(huán)境出現(xiàn)熱區(qū)、機柜熱死區(qū)等，所以數(shù)據(jù)中心獲得高效率熱交換，空調(diào)系統(tǒng)氣流配送是關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】冷卻系統(tǒng) 環(huán)境熱區(qū) 機柜熱死區(qū) 熱交換區(qū) 熱交換效率 冷熱通道 溫濕度場 機柜化區(qū)域空調(diào)

機房建設(shè)是一項系統(tǒng)工程，各專業(yè)技術(shù)性強并且各專業(yè)聯(lián)系緊密，我認(rèn)為機房熱交換系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的一項，現(xiàn)就結(jié)合自身體會進行淺析。

數(shù)據(jù)中心機房（以下簡稱機房）作為信息化發(fā)展的核心，承載著各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)的全天后發(fā)布和所有上報數(shù)據(jù)歸集、存儲、備份的重要任務(wù)。隨著科技的不斷發(fā)展和設(shè)備數(shù)量的不斷增多，機房選用設(shè)備越來越小型化、高效化，設(shè)備放置越來越密集化。機架式服務(wù)器的高密度擺放、刀片服務(wù)器的大量應(yīng)用，以及服務(wù)器多核處理器、SAS 硬盤的逐步擴展，熱源密集、放置分散等現(xiàn)實問題，無疑對機房的冷卻系統(tǒng)提出了嚴(yán)峻的考驗。由于現(xiàn)有機架式服務(wù)器垂直堆疊放置，要求機柜上、中、下溫度場均勻穩(wěn)定才能使機柜獲得水平“層流式”進行熱交換。單靠增加空調(diào)制冷量和數(shù)量是無法達(dá)到需求的，只有很好的控制空調(diào)機的氣流流向和流量才能給設(shè)備提供更高效的制冷，防止造成“環(huán)境熱區(qū)”和“機柜熱死區(qū)”的產(chǎn)生。現(xiàn)就結(jié)合我在機房建設(shè)過過程中的實際，對機房冷卻系統(tǒng)進行描述。

一、機房區(qū)域化分隔及環(huán)境要求

我單位數(shù)據(jù)中心地處1樓，面積約為115平米。按照傳統(tǒng)機房分隔區(qū)域化布局，存在著擴容不方便、空氣氣流循環(huán)熱交換系統(tǒng)阻力大，各個區(qū)域溫濕度場不均勻等弊?。ㄈ鐖D1），結(jié)合數(shù)據(jù)中心今后幾年來的業(yè)務(wù)發(fā)展需求，在設(shè)計過程中采取開放式布局（如圖2），不僅空間利用率提高，便于系統(tǒng)空間擴容，而且便于規(guī)劃，由于本次制冷采用的是地板下送風(fēng)的制冷方式，著重在機房防靜電地板的選取和地板下橋架的設(shè)計方面進行了考慮，一方面保證地板下送風(fēng)通暢，另一方面保證地板間縫隙嚴(yán)密，維持地板正壓。第三，通過新風(fēng)系統(tǒng)保證機房正壓，一旦出現(xiàn)負(fù)壓，會造成冷卻系統(tǒng)制冷效率降低，高溫高濕氣體進入機房，使熱交換效率降低。

圖1 圖2

二、服務(wù)器及空調(diào)機布局

由于機房現(xiàn)有服務(wù)器全部為標(biāo)準(zhǔn)機架式服務(wù)器，散熱方式全部為前進風(fēng)，后排風(fēng)的散熱方式，為此按照該模式，我們對服務(wù)器機柜的要求及擺放順序進行了規(guī)劃設(shè)計，首先，在機柜的選取上我們采用了前、后側(cè)面全部為網(wǎng)狀鋼板的機柜，開孔率達(dá)到了70%，大大減少了機柜內(nèi)外氣流阻力；機柜深度大于1米，便于機柜后排走線，不影響關(guān)門和熱風(fēng)排出。其次，我們?yōu)?排機柜進行了冷、熱通道的劃分，保證服務(wù)器機柜間冷熱氣流的有序循環(huán)，大大提高了冷卻系統(tǒng)顯熱交換率。（如圖3、4）

圖3

圖4

考慮到主機房面積為115㎡左右，送風(fēng)面積不是太大，機房選取兩臺空調(diào)為其送風(fēng)制冷，空調(diào)位置我們選取了在機房東側(cè)，地板下送風(fēng)氣流平衡是相對的，地板下氣流運行不存在對稱問題，不影響靜壓箱氣流運行受阻問題，相反因主機房東西兩側(cè)距離為11米左右，如果機房兩臺空調(diào)東西兩側(cè)對吹，反倒會產(chǎn)生摩擦碰撞，影響送風(fēng)效果。（如圖3）。

三、空調(diào)機的制冷量配置

按照機房今后的擴展需求機房總發(fā)熱量在50-70KW之間，我們采用的是兩臺60KW制冷量的機房精密空調(diào)，并且每個空調(diào)均為雙壓縮機、雙風(fēng)機，個人認(rèn)為不易選取單臺大容量的制冷空調(diào)，由于機房精密空調(diào)機制冷量是動態(tài)按需運行的，一旦風(fēng)機不工作，精密空調(diào)將停止運行。壓縮機運行數(shù)量匹配不均會造成壓縮機頻繁啟動，影響空調(diào)壽命，所以選擇中容量壓縮機，多壓縮機循環(huán)工作，不僅可使系統(tǒng)溫度、濕度場運行穩(wěn)定，也可延長空調(diào)使用壽命。另外，在一定熱負(fù)荷下，冷風(fēng)氣流流向、流速、流量是解決熱交換系統(tǒng)存在熱區(qū)的基本要求，合理設(shè)立防靜電地板通風(fēng)道和出風(fēng)口，可控制冷風(fēng)氣流流向，大大減少空調(diào)制冷符合，減少耗電量。

四、冷風(fēng)矢量控制與擴展

在機柜布局完成后，我們按照區(qū)域?qū)Ψ?wù)器進行了功能分區(qū)，在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器區(qū)及刀片服務(wù)器區(qū)機柜前放置開雙口出風(fēng)地板按照其熱源密度進行冷風(fēng)矢量調(diào)節(jié)，保證熱源密集區(qū)機柜上部服務(wù)器能夠得到冷熱交換，避免機柜產(chǎn)生“熱死區(qū)”。

隨著業(yè)務(wù)不斷發(fā)展，服務(wù)器數(shù)量的不斷增多，機柜擴展問題是必然存在的，在機房設(shè)計前期不僅要規(guī)劃出擴展空間，而且要考慮到今后的冷風(fēng)系統(tǒng)是否包含該區(qū)域。在此，機房功能分區(qū)的擴展就尤為關(guān)鍵了。在新機柜擴展前期，看看是否機房可采用“微環(huán)境”制冷（單個機柜內(nèi)部制冷）了，到時候?qū)幸詸C柜為單位的散熱系統(tǒng)了，多留意新技術(shù)的發(fā)展還是很有必要的。

五、室外機的放置與后期維護

空調(diào)的室外風(fēng)機是精密空調(diào)的核心部位，由于機房地處一樓，外機就放置在機房北墻外側(cè)，恰好是汽車通過的地方，在設(shè)計的時候在外機加裝保護鐵網(wǎng)，并高于地面0.5米的距離避免出現(xiàn)事故造成空調(diào)停機。考慮到后期保養(yǎng)問題，要提前與暖通專業(yè)要求，在機房外機附近設(shè)立一個壓力出水口，方便空調(diào)外機的清理，尤其是在“柳絮紛飛”和“風(fēng)沙漫天” 的時候，這個設(shè)計點就十分的“閃光”。

總之，機房制冷系統(tǒng)與機房裝修、機房弱電、新風(fēng)等專業(yè)都有緊密聯(lián)系，不能單獨脫離設(shè)計，另外，應(yīng)按照設(shè)備制冷方式采取不同的制冷策略，這樣才能達(dá)到更好的效果。以上是我在參與機房制冷系統(tǒng)設(shè)計時的一些心得，不妥之處請各位領(lǐng)導(dǎo)、同仁批評指正。