魏亦菲等

摘要：因?yàn)橹评湓O(shè)計(jì)不合理，施工不專(zhuān)業(yè)，都會(huì)影響數(shù)據(jù)中心機(jī)房的制冷效率。該文介紹三種數(shù)據(jù)機(jī)房的高效制冷方法：按需制冷； 水平送風(fēng)； 封閉冷通道。 研究數(shù)據(jù)機(jī)房的高效制冷，不僅是節(jié)能減排的需要，也是保障數(shù)據(jù)機(jī)房穩(wěn)定運(yùn)行的需要。

關(guān)鍵詞：高效制冷；水平送風(fēng)；冷熱通道； 刀片服務(wù)器

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）04-0856-02

高效制冷的急迫性是對(duì)于大多數(shù)數(shù)據(jù)中心機(jī)房而言的.電力容量是一定的，制冷消耗多了，IT設(shè)備所能夠使用的電力自然就減少了。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，制冷己占數(shù)據(jù)中心機(jī)房能耗的45%左右，嚴(yán)重影響了數(shù)據(jù)中心機(jī)房的效率。

由于制冷不能夠散熱需求，很多用戶(hù)所采取的方法，就是降低機(jī)柜內(nèi)部的數(shù)量，在很多情況下，一個(gè)42U的機(jī)柜，經(jīng)常只放置了一臺(tái)刀片服務(wù)器。依靠減少機(jī)柜內(nèi)部IT設(shè)備的數(shù)量來(lái)緩解供電和制冷的壓力，這種方法得不償失，會(huì)降低機(jī)房空間的利用率。

數(shù)據(jù)機(jī)房高效制冷，不僅是節(jié)能減排的需要，對(duì)于數(shù)據(jù)機(jī)房穩(wěn)定運(yùn)行同樣重要.很多數(shù)據(jù)機(jī)房不同程度的存在超量制冷，這并不能夠從根本上杜絕局部熱點(diǎn)。制冷設(shè)計(jì)不合理，施工不專(zhuān)業(yè)，都會(huì)影響數(shù)據(jù)中心的效率。

1 制冷效率偏低原因分析

制冷是非常系統(tǒng)化的過(guò)程，即便都采用高效風(fēng)機(jī)，但其效果還是有差異?！拔覀兛梢粤信e很多原因，方方面面都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房制冷產(chǎn)生一定的影響，僅僅重視機(jī)房空調(diào)機(jī)組性能是不夠的”。 數(shù)據(jù)機(jī)房的設(shè)計(jì)單位，在涉及制冷部分，會(huì)與機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)廠(chǎng)家進(jìn)行溝通。經(jīng)驗(yàn)不同，在設(shè)計(jì)方案的合理性上就會(huì)存在差異。

機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)廠(chǎng)家并不是僅僅提供簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，而是要承擔(dān)后續(xù)的配套環(huán)節(jié)，從施工到產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)、認(rèn)識(shí)不足和設(shè)計(jì)缺欠是導(dǎo)致數(shù)據(jù)機(jī)房制冷低效的主要原因，對(duì)制冷方案進(jìn)行改進(jìn)，有些幾乎無(wú)需花費(fèi)成本既可解決，比如為機(jī)架加裝隔板，就可以防止氣流紊亂，如圖1。機(jī)架設(shè)計(jì)對(duì)制冷效率的影響也很大，因?yàn)樗鼘?duì)氣流的作用很關(guān)健，維護(hù)也會(huì)產(chǎn)生重大影響，比如日常維護(hù)及衛(wèi)生清潔。如圖1。

2 高效制冷之道

2.1按需制冷

“按需制冷”就是對(duì)需要冷空氣的IT設(shè)備提供適量的冷卻空氣，不需要的盡量減少空調(diào)冷量損失。在使用空調(diào)設(shè)備本身制冷方式，而室外散熱方式又無(wú)明顯改觀的情況下，加強(qiáng)空調(diào)室內(nèi)氣流組織管理，實(shí)現(xiàn)按需冷卻是提高制冷效率途徑之一。

氣流組織，室內(nèi)機(jī)和外機(jī)的匹配，外界環(huán)境條件充分利用，加強(qiáng)冷熱通道隔離、增加擋板、架設(shè)可調(diào)風(fēng)量、通風(fēng)地板以及采用EC風(fēng)機(jī)等，都對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)房制冷效率具有很大的影響。

在方案的選擇上，冷凍水方案，比風(fēng)冷/水冷的直接膨脹式更有效率，在可能的情況下，應(yīng)該盡量采用冷凍水方案。

2.2水平送風(fēng)

數(shù)據(jù)機(jī)房采用水平送風(fēng)空調(diào)配合冷通道封閉組件能夠縮短空調(diào)送回風(fēng)距離，減少空氣短路，有利于提高空調(diào)制冷效率，關(guān)于制冷設(shè)備，室內(nèi)的設(shè)計(jì)保證制冷設(shè)備與熱點(diǎn)之間的最大溫差，但是同時(shí)確保這兩點(diǎn)之間的最短距離，這是減少風(fēng)機(jī)耗機(jī)耗電的有效方法，同時(shí)這樣能夠根據(jù)IT運(yùn)行狀況駐點(diǎn)調(diào)節(jié)制冷容量。

隨著刀片式服務(wù)器被廣泛采用，大量熱量都被聚集到一個(gè)區(qū)域，需要采用氣流封閉措施使溫差最大化，水平送風(fēng)是非常好的選擇，如圖2。其余的設(shè)備可與使用普通的CRAC機(jī)組，并注意避免發(fā)生壓力過(guò)高或者完全無(wú)壓的狀況。

采用刀片服務(wù)器容易使服務(wù)器產(chǎn)生局部熱點(diǎn)，刀片服務(wù)器用電巨大，導(dǎo)致所產(chǎn)生熱量也大，在這種情況下，為普通服務(wù)器機(jī)柜所設(shè)計(jì)的風(fēng)空調(diào)冷卻環(huán)境中，使用刀片必然會(huì)帶來(lái)熱點(diǎn)，但空調(diào)環(huán)境經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，使用刀片服務(wù)器并不會(huì)熱、引起熱點(diǎn)。刀片服務(wù)器是目前的發(fā)展應(yīng)用方向之一，由此必須面對(duì)電源，制冷方面所帶來(lái)的新的挑戰(zhàn)。

2.3封閉冷通道

水平送風(fēng)可能已經(jīng)不是準(zhǔn)確的用語(yǔ)，因?yàn)樗剿惋L(fēng)和冷或熱通道封閉，是每個(gè)用戶(hù)關(guān)注的另外一個(gè)話(huà)題，水平送風(fēng)貼近熱源的確帶來(lái)很多好處，可以減少室氣壓力，風(fēng)機(jī)耗電等問(wèn)題的困擾。水平送風(fēng)和冷或熱通道封閉，在機(jī)房中心指定位置，按照實(shí)際熱量精確調(diào)節(jié)制冷容量。甚至可以將虛擬服務(wù)器從一個(gè)機(jī)架轉(zhuǎn)移到另一個(gè)機(jī)架，以便充分利用部分行間制冷裝置，然后將其它裝置的耗電減少到接近零點(diǎn)，它能夠有效保證數(shù)據(jù)機(jī)房中心的效率。

對(duì)于數(shù)據(jù)中心機(jī)房IT 設(shè)備而言，要帶走設(shè)備所產(chǎn)生熱量，與兩個(gè)因素有關(guān)風(fēng)量、以及風(fēng)的溫度。某個(gè)機(jī)柜、機(jī)架所需要的風(fēng)量，與該機(jī)柜的功耗?？諝獾谋葻崛?、空氣密度以及機(jī)柜出風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口的溫度差有關(guān)，其中，機(jī)柜的功耗、空氣的比熱容、空氣密度在房?jī)?nèi)基本上是不變的，因此，所需要的風(fēng)量就只與機(jī)房出風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口的溫度差有關(guān)。對(duì)IBM服務(wù)器而言，所要求的進(jìn)出風(fēng)溫度差為11度。

在保證了風(fēng)量的同時(shí)，保證進(jìn)風(fēng)溫度，滿(mǎn)足機(jī)架設(shè)備散熱的需求。在實(shí)際的工作中，進(jìn)風(fēng)溫度可以滿(mǎn)足需求，但仍然產(chǎn)生了過(guò)熱現(xiàn)象，就是受制于冷風(fēng)氣流的影響。與冷水相比，冷風(fēng)氣流難以被約束。冷風(fēng)氣流的對(duì)流、短路，以及與熱回風(fēng)氣流的混合，均會(huì)造成散熱偏離設(shè)計(jì)值，產(chǎn)生局部熱點(diǎn)，影響數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定運(yùn)行。與此同時(shí)，對(duì)流、短路所造成浪費(fèi)，也會(huì)將降低空調(diào)機(jī)的工作效率，浪費(fèi)電能。

采用冷熱通道交替，通過(guò)高架地板形成冷風(fēng)凈壓箱的方式，采用下送冷風(fēng)，上回?zé)犸L(fēng)的方式，其效果大大改善。但是需要注意的問(wèn)題是，由于流速的問(wèn)題，有事會(huì)導(dǎo)致部分出風(fēng)口風(fēng)壓不足，影響散熱的效果。在實(shí)際工作中，部分出風(fēng)口會(huì)采用輔助送風(fēng)單元，增加出風(fēng)量。

此外，采用下送風(fēng)、上回風(fēng)的方式，需要注意在機(jī)柜上部，冷風(fēng)與熱回風(fēng)注意會(huì)混合，影響機(jī)柜上1/3部分設(shè)備的效果。為了消除氣流混合，應(yīng)該對(duì)冷通道或者熱通道進(jìn)行封閉，

組織氣流混合。這種下送風(fēng)、上回風(fēng)的氣流控制方式，是目前普遍采用的方案。如圖3。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用風(fēng)冷、水冷還是冷凍水方案，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行判定。但是一點(diǎn)可以肯定，水和風(fēng)并不是數(shù)據(jù)機(jī)房中心制冷的焦點(diǎn)。除了液冷方式之外，IT設(shè)備運(yùn)行所產(chǎn)生的熱量，還是需要通過(guò)冷空氣帶走的，這才是重點(diǎn)。