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通信機房氣流組織的比較和選擇

發布時間:2019-09-23

 現有的氣流組織方式有很多,大致可以分為上送風方式和下送風方式兩大類,接下來將對這兩大類方式各列舉了較為典型的四種氣流組織,即八種氣流方式進行比較。

1、上送風+風管+下位送風或定應送風方式
        通過上送風恒溫恒濕空調,風管、風量調節閥,風口等設備把冷風輸送至機柜附近,根據風管和機框位置的不同,把風管直接延長到服務器位置的稱為下位送風,直接把風管風口吹向服務器的稱為定向送風,下位送風和定向送風均是對以往普通風管送風的一種局部改良,通過這種改良,盡量讓風管靠近服務器,使冷氣流離開風口后,能夠直接冷卻服務器。
        但是由于下位送風與定向送風和環境沒有進行完全的隔離,氣流在離開風管,進入服務器的過程中,還是存在少量冷熱氣流的混合,因此這種氣流組織還不是嚴格意義上的精確送風,為一種準精確送風方式,或者是一種亞精確送風方式。
        特點:風管制作方便,施工簡單,出口風量可以通過風閥進行調節,投資比較低。但風管設計的合理性直接關系到機房的冷卻效果,設計不好會導致局部過熱;另外,風管送風的適應性較差,主設備發生變化或進行調整時,風管和風口需要進行調整和變動,不宜變動。
        適合:改造或新建項目,特別適合一些老機房的改建項日,由于風管尺寸的限制和部分混風度存在,機房服務器的功率密度不能太大,適用的單機柜密度為1~2.5kW。
 
2、上送風+風管+冷風直按輸送至機柜方式
        通過上送風恒溫恒濕空調、風管、風量調節閥、門板式送風器等設備把冷風直接輸送至機柜內,這種方式對冷通道封閉比較完整,為嚴格意義的精確送風。
        機房空調必須采用上進下出風方式,空調下端安裝在連接風道的靜壓箱上,每臺空調下端靜壓箱之間要加裝可控制風閥,當某一臺出現故障時,打開風閥作為冗余空調互補之用,以保證風道有冷風流過;每列主設備安裝需要合理組合排列,通信設備下端固定在風道上,每臺通信設備下端對應一個可調送風口;對于側面進風的通信設備,將兩列進風面先進行背對背排列,再安裝在送風道上端,風道相對的面進行可調式送風口側開,使兩列通信設備之間處于冷風對流環境之中;每列風道都有風閥和泄壓口,可根據通信設備的發熱量調節送風大小,使整個空調的送風系統處于良好的運行狀態。采用風道送風需要注意空調總電源開關,應當與機房消防告警裝置進行聯動控制安裝,能夠在機房內出現煙霧告警時,自動切斷空調電源,確保機房安全可靠。
        特點:通過這種送風方式,每個機相的風量可以根據負荷進行調整,調整方式可以采用手動或者自動進行。該方式消除局部熱點比較明顯,但投資大,風管設計制作難度大,不宜施工,需考慮消防問題,氣流中斷對服務器的影響較大。
        適合:改造或新建項目,特別適合一些老機房的改建,由于密封比上送風+風管+下位送風或定向送風方式徹底,因此單機柜功率密度要大些,一般在2-3kW。
 
3、上送風+風管+冷鄭方案
        各機柜以面對面成排方式布置,在冷通道上機柜的頂部和整列機柜的兩端進行封閉,通過上送風恒溫恒濕空調、風管、導風柜、封閉冷通道(冷池)等設備把冷風直接輸送至冷通道區域內,實現精確送風。
        特點:高熱機房解決方案,氣流組織合理(在冷池內二次均勻和分配),風管制作不宜,投資大,施工復雜,需考慮消防問題。
        適合:由于需要冷熱適道分離和機柜頂部的密封,老機房設備的布置方式不吻合,而且沒有足夠空間進行機相密封,因此該方案適合在新建項目中采用,單機柜功率密度在5kW 左右。
 
4、空調上送風+風管+冷風直接輸送或定向送風或下位送風
        這是一種混合方式,適用于一個機房內布置不同機型和機柜功耗相差較大的機房,對可以封閉的機柜進行冷通道封閉,對無法封閉的機柜采用開放方式,但風管的出風口風量可調,并盡量靠近設備的進風口,空調的冷氣采用通過風管、導風柜、下位送風、定向送風方式送到設備側,實現部分區域精確送風。
        特點:是對前面幾種方案的綜合應用,該方案適用于復雜的非標準場所,根據主設備的要求來進行封閉,或者采用下位送風和定向送風方式。
        適合:此類方法適用于改建項目,特別是安裝小型機的場合,由于小型機難以進行冷熱通道封閉,故只能采用這種混合方式進行;由于是風管上送風,故單機柜功率密度不宜過大,一般建議在2.5kw以下,如果超過該功率密度,則要給予額外的風量和冷量。
 
5、空調下送風+架空地板+密封機柜送風方式
        通過地板下送風把冷風輸送至精密機柜內部,帶走數據設備熱量后,氣流從機柜后部或者上部排出,回到空調。目前機房空調大多數采用上送風方式或下送風方式,從實際效果來看,下送風方式效果要好于上送風方式,這是因為熱氣流會上升,冷氣流下沉容易形成空氣對流,當空調送出的冷風與熱源氣流方向一致時,會加速這種空氣流動效果,利于設備的降溫和減輕風機的功耗。另外,上送風方式采用送風風管,風管的截面肯定要小于下送風活動地板的截面,這導致送風的風阻增大,風機耗能增加,而且導致遠近端風量分配不均。
        特點:標準機柜,機柜布置靈活,可以背靠背布置,也可以同向布置,而且機柜進口設置擋板,不用時可以關閉,也可靈活控制風量;該方案投資小,標準化施工非常方便。
        適合:只適用于新建項目,但是送風柜的尺寸限制了機柜的風量,導致機柜的功率不能太大,一般單機柜功率密度3kW以下,如果個別機柜密度較大,那么就要在機柜進風口安裝風機,以獲得額外的冷量。
 
6、下送風空調+架空地板+冷池
        各機柜以面對面成排方式布置,在冷通道上機柜的頂部和整列機柜的兩端進行封閉,從而實現冷通道的封閉,即機柜的冷通道被封閉成為一個冷池,空調冷風通過架空地板形成的靜壓箱后再進入冷池,進行氣流二次均壓后再對服務器進行冷卻,氣流帶走服務器熱量后從機柜后部或者上部排出,回到空調。
        特點:冷通道封閉有利于氣流組織的均衡。通道封閉前,出風量和空調的距離有關,距離空調較近的區域,送風溫度較低,受文丘里效應的影響,出風量較小;中部風量相對較大;遠端由于距離遠,風量較小,溫度較高。整個冷風區域內送風風量和溫度不均勻。冷適道封閉后,遠離空調送風區域和靠近空調的送風區域風量也略有不同,但是地板下部的空調送風進入冷通道后,因為整個冷通道封閉形成靜壓箱,氣流再次均衡,使得封閉通道內的氣流組織呈現較好的均勻度,送風量因靜壓提高而均衡。同時機柜上部和下部只有2℃左右的溫差,而且在一定高度上,溫度變化減小。其為目前最常用的高熱機房解決方案,地板下送冷風,投資適中,施工較為方便,非常適合在新建機房應用。
        適合:新建或改建項目,單機柜功率密度為4~8kW,如果雷要冷卻更高密度的服務器,需要增加冷池的面積或者安裝活化地板以獲得額外的冷量。
 
7、下送風空調+架空地板+熱通道封閉回風
        通過地板下送風把冷風輸送至機柜附近,對熱通道進行封閉,熱通道封閉后熱風直接回到空調。
        特點:地板下送冷風,天花板熱回風,節能高效。但投資大,不宜施工,且不適用于蒸發式機房空調。熱風需強制抽風回到空調;施工聯動方面的考慮復雜和煩瑣。這種方式在實際應用上很少采用。
        適合:采用水冷空調的新建項目,單機柜功率密度可達5~8kW。
 
8、空調下送風+架空地板(化地板)+冷池+天花板回風
        該方案同時在數據中心敷設冷、熱通道。通過地板下送風把冷風輸送至機柜附近,熱風從天花板回風。在高密度機柜前端配置活化送風地板,并可根據發熱點的熱負荷的容量調節活化地板的出風量。
        特點:這是對上面6和7所述方式的綜合應用,屬于超高熱解決方案,但是該方某投資過大,不宜實施。
        適合:新建機房,機柜功率密度可達12~20kW。

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