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數(shù)據(jù)機(jī)房氣流組織的常見類型及應(yīng)用

2021-07-15 09:53:52 24

數(shù)據(jù)中心制冷能耗基本可以占到數(shù)據(jù)中心能耗的三分之一上下。顯而易見,合理的冷卻方案對(duì)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益至關(guān)重要。

當(dāng)數(shù)據(jù)中心建成后,所處位置的氣候條件也就固定了,數(shù)據(jù)機(jī)房布局和冷源設(shè)備確定之后,數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)的氣流組織,對(duì)保證數(shù)據(jù)中心可靠運(yùn)行的同時(shí)降低能耗,是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),也是一個(gè)難點(diǎn)。

一、優(yōu)化氣流組織方案的原則

1、冷氣流方面,不浪費(fèi),盡量做到定向供應(yīng),定向冷卻。

2、熱氣流方面,從設(shè)備機(jī)柜出來(lái)后,盡量避免再與機(jī)房?jī)?nèi)冷氣流混合,這樣空調(diào)回風(fēng)溫度會(huì)更高,使得空調(diào)蒸發(fā)器的換熱效率也會(huì)更高。

3、送風(fēng)方面,盡量保持氣道通暢,除非必要,盡可能減少風(fēng)機(jī)的負(fù)荷。

現(xiàn)有的氣流組織方式有很多,大致可分為上送風(fēng)方式和下送風(fēng)方式兩大類,每一類又有較為典型的四種氣流組織,共八種氣流方式。

二、下送風(fēng)的四種典型方式

1、下送風(fēng)(架空地板)+密封機(jī)柜送風(fēng)

通過地板下(相當(dāng)靜壓箱)把冷風(fēng)送至IT機(jī)柜內(nèi)部,帶走IT設(shè)備熱量后,熱氣流從機(jī)柜后部或者上部排出,回到空調(diào)。

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特點(diǎn):標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜前部配有密封風(fēng)柜,機(jī)柜布置靈活,可以背靠背布置也可同向布置,該方案投資小,標(biāo)準(zhǔn)化施工非常方便。

適合:只適合用于新建項(xiàng)目,但是送風(fēng)柜的尺寸限制了機(jī)柜的風(fēng)量,一般單機(jī)功率密度在3kW以下。

2、下送風(fēng)(架空地板)+冷通道

各機(jī)柜以面對(duì)面成排的方式布置,并實(shí)現(xiàn)冷通道封閉形成一個(gè)“冷池”,空調(diào)冷風(fēng)通過架空地板的靜壓箱后再進(jìn)入冷池,進(jìn)行氣流二次均壓后再對(duì)IT設(shè)備進(jìn)行冷卻,熱氣流從機(jī)柜的后部或者上部排出,回到空調(diào)。

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特點(diǎn):冷通道封閉有利于氣流組織的二次均衡,使得離空調(diào)距離不同機(jī)柜的進(jìn)風(fēng)量更加一致,也使得同一架機(jī)柜不同高度的設(shè)備進(jìn)風(fēng)溫差控制在2℃以內(nèi),較好地避免冷熱不均。

單機(jī)功率密度為4~8kW,如果需要冷卻更高密度的服務(wù)器,需要增加冷池面積或者安裝活化地板以獲得額外的冷量。

3、下送風(fēng)(架空地板)+熱通道

通過地板下送風(fēng)把冷風(fēng)輸送至機(jī)柜附近,對(duì)熱通道進(jìn)行封閉,熱風(fēng)通過風(fēng)管進(jìn)入天花板回到空調(diào)。

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特點(diǎn):節(jié)能高效,但投資大,不宜施工,且不適用于蒸發(fā)式機(jī)房空調(diào)。熱風(fēng)需強(qiáng)制抽風(fēng)回到空調(diào),這種方式實(shí)際采用較少。

適合:采用水冷空調(diào)的新建項(xiàng)目,單機(jī)功率密度可達(dá)5~8kW

4、下送風(fēng)(架空地板)+活化地板+冷熱通道

同時(shí)在數(shù)據(jù)中心封閉冷、熱通道。地板下送風(fēng),部分使用活化地板,通過冷池二次均壓送入設(shè)備機(jī)柜,熱風(fēng)通過風(fēng)管進(jìn)入天花板回到空調(diào)。

特點(diǎn):這是方式2和方式3的綜合應(yīng)用,屬于超高熱解決方案,缺點(diǎn)是投資過大。

適合:新建機(jī)房,機(jī)柜功率密度可達(dá)12~20kW。

三、上送風(fēng)的四種典型方式

1、上送風(fēng)+風(fēng)管+下位送風(fēng)或定向送風(fēng)

通過風(fēng)管、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、風(fēng)口等設(shè)備把冷風(fēng)輸送至機(jī)柜附近,根據(jù)風(fēng)管和機(jī)柜位置的不同,采取下位送風(fēng)或定向送風(fēng),但是冷氣流在離開風(fēng)口,進(jìn)入服務(wù)器前還無(wú)法避免與熱氣流混合。

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特點(diǎn):風(fēng)量、風(fēng)向可調(diào),投資比較低,省去了架空地板。

適合:改造或新建項(xiàng)目,機(jī)房功率密度不能太大,適用單機(jī)柜密度為1~2.5kW。

2、上送風(fēng)+風(fēng)管+冷風(fēng)直接輸送至機(jī)柜

通過風(fēng)管、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、門板式送風(fēng)器等設(shè)備把冷風(fēng)直接輸入設(shè)備機(jī)柜內(nèi),這種方式冷通道封閉比較完整,為嚴(yán)格意義的精確送風(fēng)。

這種形式的送風(fēng),必需要考慮相鄰空調(diào)設(shè)備的冗余互補(bǔ),一旦某臺(tái)空調(diào)出現(xiàn)故障,相鄰的空調(diào)應(yīng)改通過聯(lián)通的靜壓箱應(yīng)急提供冷氣流。

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特點(diǎn):可對(duì)每個(gè)機(jī)柜進(jìn)行風(fēng)量調(diào)整,但是風(fēng)管制作成本高,投資較大。

適合:適合一些老機(jī)房的改建,適用單機(jī)柜密度為2~3kW。

3、上送風(fēng)+風(fēng)管+冷池

機(jī)柜面對(duì)面布置,進(jìn)行冷通道封閉,通過風(fēng)管、導(dǎo)風(fēng)柜、封閉冷通道二次均壓,送入設(shè)備機(jī)柜內(nèi)。

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特點(diǎn):高熱機(jī)房解決方案,氣流組織合理,投資較大。

適合:適合一些老機(jī)房的基礎(chǔ)上的新建本項(xiàng)目,適用單機(jī)柜密度為5kW左右。

4、上送風(fēng)+風(fēng)管+冷風(fēng)直接輸送或定向送風(fēng)或下位送風(fēng)

這是一種混合方式,適用于機(jī)房?jī)?nèi)機(jī)柜功耗相差較大的場(chǎng)合,對(duì)可以封閉的機(jī)柜進(jìn)行冷通道封閉,對(duì)無(wú)法封閉的機(jī)柜采用開放方式,但風(fēng)管的出口風(fēng)量可調(diào),并盡量靠近設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口,實(shí)現(xiàn)部分區(qū)域精確送風(fēng),對(duì)機(jī)柜的冷量需求實(shí)現(xiàn)差異化解決。

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特點(diǎn):對(duì)前面幾種方案的綜合應(yīng)用。

適合:適用用改建項(xiàng)目,特別是復(fù)雜的非標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)所,根據(jù)主設(shè)備的要求來(lái)封閉。由于是風(fēng)管上送風(fēng),故單機(jī)柜功率不宜超過2.5kW,否則應(yīng)給予額外的風(fēng)量和冷量。

四、小結(jié)

目前機(jī)房制冷大多數(shù)采用上送風(fēng)或下送風(fēng)方式,從實(shí)際效果看,由于冷氣流受熱后自然上升,下送風(fēng)氣流流動(dòng)效果會(huì)優(yōu)于上送風(fēng),有利于設(shè)備冷卻和降低風(fēng)機(jī)功耗。

如果機(jī)房條件允許,建議盡量采用地板下送風(fēng)方式,考慮到不同的機(jī)柜功率密度要求,再?zèng)Q定是否需要建立冷、熱通道,綜合性能上來(lái)說,冷通道要優(yōu)于熱通道。


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