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數據機房熱點解決注意事項

發布時間:2019-09-23

1. 關注地板高度、樓房的凈高和機架間距
        地板下除消防管道外,建議盡可能不要安裝任何電纜、線槽或管道等,這些干擾物會強烈干擾地板下空間的送風氣流分布,增加風阻,使不同機柜中設備的冷卻性能不均勻。
        活動地板的高度對機房空調的空氣循環效率有著重大的影響,架空地板的高度應根據負荷密度、機房面積綜合確定。所需的凈高度取決于機房的大小、功率密度和空調的設計方案。對于氣流組織來說,活動地板高度是越高越好,大型IDC機房建議地板凈高不小于 600mm,一般認為每個機柜的功率密度低于3kW時建議地板的高度為600mm,功率密度在3~5kW時建議地板高度為800mm,功率密度大于5kW時建議地板高度為1000mm。并根據機架負荷可以適當加大機架間距。
        IDC機房的高度不宜太低,要保證回風層的層高,如果這個高度太低,則會影響空調的回風效果,導致機柜內部的熱量不容易返回空調;另外,在市電中斷過程中,機房層高也會影響服務器宕機的時間,因此要保障機房的層高。

2. 要保證冷風道的完整(若采用冷通道封閉形式)
        冷通道要做到完全封閉,這樣才能保證氣流組織,常規的解決措施如下:
        (1)地板安裝必須不漏風。只有在冷通道內才能根據負荷大小替換相應的通風地板。通風地板的通風率越大越好,建議采用高通風率地板。不建議使用可調節的通風地板,因為阻力大,而且運維一般做不到精細的管理。
        (2)冷通道前后和上面要求完全封閉,不能漏風。建議采用能自動關閉的簡易推拉門,在門上建議安裝觀察玻璃。目前很多冷通道上部的封閉板采用透明板,因為透明板在安裝較長時間后,上面會形成一層灰塵,定期清洗工作量特別大。建議冷通道上部的封閉板采用不透光的金屬板,機柜前面安裝LED節能燈解決冷通道照明問題。
        (3)機柜前部的冷通道必須封閉,沒有安裝設備的地方必須安裝盲板,建議使用免工具板。機柜兩側的設計不能漏風。機柜如果有前后門,建議使用直徑超過8mm的六角形孔,透風率不低于70%,風阻要小。如果管理上沒有要求,建議機柜盡可能不安裝前后門。
        (4)地板下電纜、各種管道和墻的開口處要求嚴格封閉,不能漏風。地板上的開口開孔也都要嚴格封閉,不能漏風。
實際使用中,如果發現機房某處的溫度過低,就表明該點的冷風存在泄漏。

3. 開口地板的布置
        開口地板應該布置在需要冷風來對設備進行冷卻的位置。不要在機房空調機組附近放置開口地板,否則空調送出的冷風很容易返回空調,開口地板與空調機組之間應保持至少2m的間距。
        由于防靜電地板的尺寸為600mm×600mm,因此對于單個機柜功率密度小于5kW時的最佳布局是七塊地板擺兩排機柜,設備對其冷通道。
        對于高密度機柜,可以根據功率密度和通風地板的通風率決定八塊或九塊地板擺放兩排機柜。
        標準機柜的寬度為600mm,剛好對應一塊地板。服務器機柜的長度一般為1000~1100mm,相應的熱通道寬度為800~1000mm。為了不使熱透道過窄,我們建議機柜的前門及前門框為外掛式,后門為內嵌式,這樣前門框和前門的厚度就安裝到冷通道內(機柜本身的深度一般為1000mm就能滿足需要),熱通道的寬度相應的不至于過窄。

4. 機柜內部氣流
        對于服務器來說,如果空調總的制冷量和機房大環境氣流可以滿足機房要求,最后還要保證機柜內部服務器的溫度正常,換句話說就是機柜內服務器產生的熱量要能通過機柜內部的小氣流組織及時帶走。在機柜里面,一方面,空氣氣流會選擇流阻最小的路徑,我們要阻止機柜內熱空氣同冷空氣混合;另一方面,在一個機架內,冷氣從下部送入,自下而上流動,機架最上部服務器溫度往往是最高的,如果機柜內部的小氣流組織不合理,或者冷風進風量不夠,就會造成服務器局部過熱。
        1)消除氣流回流
        在存在氣流回流的情況下,機架正面的垂直溫度梯度會很大,部分機架前部的上下溫度差可達10℃。因此,一方面要使用盲板或擋板來封閉服務器被拆除或者未安裝的空間,防止部分冷空氣直接跑到熱風風道內,另一方面也可以防止服務器的熱風通過這些部位回到服務器的冷風風道內,造成氣流組織短路。安裝擋板可以防止冷卻空氣繞過服務器上的入口形成熱空氣循環,在機柜上層服務器的入口,溫度有了明顯下降。
        2)新型工藝機柜
        新型工藝機柜是專門對機柜內進行優化和機柜氣流組織設計,直接在機柜內部進行送風,采用盲板和漂浮式盲板來封閉機柜上未使用的單元,機柜的前門和服務器形成一個單獨的冷通道,熱風從機柜的后面和上端排出,避免了機柜內氣流短路,氣流組織比較合理。

5. 更高密度服務器布置
        從IDC運行情況來看,我們會遇到兩種不同的熱點問題,一種是在低密度區域布置更高密度服務器造成的局部溫度過高;另一種是整體熱點,所有服務器均是高密度設備,造成整個機房溫度過高問題出現。對于前者,建議重新設計IDC機房;對于后者,最好不要這樣布置,如果逼不得已,最好能采取一些特殊的補救措施。
        1)局部高密方案
        不同功率密度的服務器不宜布置在同一機房,尤其是在固定密度區域布置更高密度服務器,會導致機房局部熱點問題突出。但在實際過程中,往往又不可避免。例如,用戶一定要這樣布置,而溝通無效的情況,如何解決這些問題?
        方法一:在現有的運行空間內加強冷卻能力。
        如果用戶無法對其高密度服務器進行分散,這種情況下,就要想辦法增加冷卻能力,在機房里增加空調設備,并在高熱區域增加開口地板的數量,也可以安裝地板下氣流輔助裝置,或安裝特制的回流管道,確保高密度服務器可以得到足夠的冷量,同時服務器排出的熱量可以順利返回空調。

        方法二:分散熱機架。
        在實際情況中,由于機房空間的限制,增加空調冷量的方法很難實現,因此將高密度負載進行分散是一個比較有效的方法,這樣分開的高密度機柜可以有效地“借用”鄰近機架的冷量來進行冷卻。例如,某IDC機房,用戶要在機柜設計功率4.5kW的機房放置部分12kw的核心網絡設備((cisco N7K),在解決這個問題時就采用了熱量分散原則,將兩個機架布置在不同的兩列,并留出三個機柜的位置用來冷卻這個高密度機架,這樣可以將機房平均功率密度控制在設計的范圍內。
        2)整體高密方案
        如果所有服務器均是高密度設備,則必須重新設計IDC機房,但是我們會面臨一個問題,就是風冷空調的冷卻極限(目前為5kW/㎡),如果機柜的發熱過大(現在一個機柜的熱量就輕松突破20kW),我們應該如何解決這個問題呢?
        采用增加機柜的間距或者降低服務器的放置密度,從而降低整個機房的平均功率密度,可以把功率密度控制在風冷極限的范圍以內。在電信某IDC機房,用戶服務器單機柜銘牌功率為20kW,實測為13kW,機柜發熱嚴重。而用戶又很著急,為了完成這個任務,電信在規劃這個機房時,加大了冷風道和熱風道的間距,將冷風道從1.2m提升到4.8m,并增加了熱風道的間距,這樣一來,單位功率密度就下降了1/2;另外增加了機房空調數量,提升了地板高度,把地板高度提升到1.2m,并啟用了柵欄地板,保證了機柜所需的冷風風量。
        從使用效果看,該機房冷卻效果良好,圓滿地解決了用戶的需求。但是這種解決方案存在成本較高的問題,這種解決方法只有在對成本不敏感的情況下使用才是合理的。

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