隨著信息技術(shù)越來(lái)越趨向于大密度集中管理時(shí)代，數(shù)據(jù)中心所面臨的散熱問(wèn)題也就顯得越來(lái)越重要了。

一、什么是冷熱通道？

“冷/熱通道”封閉系統(tǒng)是一項(xiàng)應(yīng)用于降低因工作而發(fā)熱的設(shè)備溫度的技術(shù)。主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心機(jī)房。中心機(jī)房因設(shè)備較多，普遍面臨設(shè)備發(fā)熱密度高電力能耗大、機(jī)房及機(jī)柜的空間不足，機(jī)房規(guī)劃跟不上業(yè)務(wù)需求的增長(zhǎng)。冷熱通道系統(tǒng)的建立滿足數(shù)據(jù)中心機(jī)房不斷上升的散熱要求，改善機(jī)房?jī)?nèi)部仍然存在局部熱島問(wèn)題，避免冷空氣與熱空氣直接混合，減少冷量的浪費(fèi)。當(dāng)機(jī)柜得到需求的冷量，整體機(jī)房的能耗PUE值就可以保持正常范圍。

二、冷熱通道的工作原理又是什么？

冷/熱通道封閉系統(tǒng)是基于冷熱空氣分離有序流動(dòng)的原理，冷空氣由高架地板下吹出，進(jìn)入密閉的冷池通道，機(jī)柜前端的設(shè)備吸入冷氣，通過(guò)給設(shè)備降溫后，形成熱空氣由機(jī)柜后端排出至熱通道。熱通道的氣體迅速返回到空調(diào)回風(fēng)口。

機(jī)柜密閉式渦輪后門，把熱氣匯集，通過(guò)垂直風(fēng)管與天花板無(wú)縫聯(lián)接。熱回風(fēng)與冷量完全隔離。因此提高內(nèi)部的冷氣利用率，帶走更多設(shè)備產(chǎn)生熱量，降低設(shè)備溫度。

三、冷熱通道存在的問(wèn)題

1．自身原理存在弊端

因冷熱通道的原理所致，需要對(duì)整個(gè)送風(fēng)區(qū)域進(jìn)行封閉處理（冷通道封閉），雖然大幅減少或避免風(fēng)量和冷量的損耗，最終大幅提高制冷的效率，而對(duì)于此冷熱通道封閉的方案，一直以來(lái)阻礙此方案大規(guī)模推廣的首要問(wèn)題就是消防問(wèn)題，由于數(shù)據(jù)中心里運(yùn)行的都是IT設(shè)備，所以通常的消防會(huì)采用氣體滅火。由于封閉了冷通道，一旦冷通道內(nèi)設(shè)備起火，消防氣體無(wú)法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)封閉區(qū)域內(nèi)，勢(shì)必會(huì)造成更大的損失。

2.過(guò)于依賴精密空調(diào)

因冷熱通道主要因依賴精密空調(diào)調(diào)節(jié)溫度，冷熱通道的氣流周轉(zhuǎn)全需要經(jīng)過(guò)精密空調(diào)的調(diào)節(jié)，又由于需要建設(shè)冷熱通道時(shí)，要求對(duì)送風(fēng)區(qū)域進(jìn)行封閉處理，管理人員很難察覺(jué)精密空調(diào)的故障，從而導(dǎo)致出現(xiàn)許多問(wèn)題。

四、如何規(guī)劃好冷熱通道氣流組織

如何規(guī)劃好數(shù)據(jù)中心機(jī)房氣流組織，有著非常重要的意義，它是對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)現(xiàn)有的不合理的氣流組織，進(jìn)行歸納分類、根據(jù)不同類型，進(jìn)行合理改造。將冷熱空氣有效的隔離，讓冷空氣順利的送入通信設(shè)備內(nèi)部，進(jìn)行熱交換，將交換產(chǎn)生的熱空氣送回至空調(diào)機(jī)組，避免不必要的冷熱交換，提高空調(diào)系統(tǒng)效率。減少機(jī)房運(yùn)行費(fèi)用。

1、針對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的幾種氣流組織形式解析

我們根據(jù)多年的規(guī)劃氣流組織經(jīng)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)中心氣流組織分為以下四種形式即：機(jī)房氣流組織形式、靜壓倉(cāng)氣流組織形式、機(jī)架氣流組織形式、IT設(shè)備氣流組織形式。下面分別介紹這幾種氣流組織形式：

（1）機(jī)房氣流組織形式

由于機(jī)房本身的結(jié)構(gòu)，或機(jī)房?jī)?nèi)其它設(shè)備已確定了的位置，要求空調(diào)設(shè)備只能按一定的送、回風(fēng)方式以獲得最佳效果。SD、BEDA和EDA系列機(jī)組可根據(jù)機(jī)房的結(jié)構(gòu)和用戶要求提供4種不同的送、回風(fēng)方案。

上送風(fēng)、前回風(fēng)方案其送、回風(fēng)方式

上送風(fēng)、下回風(fēng)方案

若機(jī)房采用靜電地板，也采用了吊頂，靜電地板和吊頂均可作為氣流通道，則可選用SD、BEDA和EDA…V型機(jī)組，其送、回風(fēng)方式

上送風(fēng)、后回風(fēng)方案

若機(jī)房采用了吊頂，靜電地板和吊頂均可作為氣流通道，不同的是用戶要求機(jī)房空調(diào)與其它設(shè)備隔離，則可選擇EDA…B型機(jī)組，其送、回風(fēng)方式

下送風(fēng)、上回風(fēng)方案

若機(jī)房采用了靜電地板，靜電地板與地面之間高度為300～350mm，且其空間內(nèi)無(wú)阻隔物，可以形成送風(fēng)通道并作為靜壓箱，那么可選擇EDA…D型機(jī)組，其送、回風(fēng)方式

同時(shí)，機(jī)房?jī)?nèi)部機(jī)柜的擺放形式不同，其氣流組織也是不同的，如下圖所示：

（2）靜壓倉(cāng)氣流組織形式

數(shù)據(jù)中心的靜壓倉(cāng)是為了保證有足夠的送風(fēng)壓力而設(shè)計(jì)出的一個(gè)壓力容器，它是精密空調(diào)送出的冷風(fēng)所經(jīng)過(guò)的第一道氣流路徑，它的壓力以及精密空調(diào)的送風(fēng)速度都是不可忽略的。對(duì)于下送風(fēng)，地板下為靜壓箱，所需要的是靜壓，只有保持靜壓箱中有足夠的靜壓且靜壓的分布趨于相對(duì)均勻，才能保證每個(gè)機(jī)架的氣流量。下圖是它的氣流組織示意圖：

（3）機(jī)架氣流組織形式

機(jī)架是數(shù)據(jù)中心為IT設(shè)備提供可靠的物理運(yùn)行微環(huán)境場(chǎng)所，機(jī)架氣流組織形式顯得非常關(guān)鍵，它是精密空調(diào)送出的冷風(fēng)給IT設(shè)備所經(jīng)歷的最后一道氣流路徑，其氣流組織示意圖如下：

（4） IT設(shè)備氣流組織形式

設(shè)備內(nèi)的氣流組織雖然不是數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)人員所考慮的問(wèn)題，本應(yīng)交給設(shè)備制造商解決。但我們應(yīng)關(guān)心設(shè)備是否是前進(jìn)風(fēng)、后排風(fēng)，還有排風(fēng)位置是在服務(wù)器的左側(cè)還是右側(cè)，因?yàn)樵O(shè)備排風(fēng)的方向?qū)饬鹘M織的影響還是很大的。

2、 合理規(guī)劃數(shù)據(jù)中心氣流組織

合理規(guī)劃數(shù)據(jù)中心氣流組織最終目的是為了給IT設(shè)備快速散熱，提高空調(diào)資源利用率，減少不必要的冷源浪費(fèi)，提高數(shù)據(jù)中心PUE值。那么我們應(yīng)該如何來(lái)正確、合理的規(guī)劃數(shù)據(jù)中心氣流組織呢?前面我們已經(jīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心的四大氣流組織形式闡述過(guò)，現(xiàn)在姑且把這四大氣流組織形式看作是氣流流經(jīng)的四個(gè)不同的地方，那么任何一個(gè)地方出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)直接或者間接的影響到IT設(shè)備快速散熱問(wèn)題。也就是說(shuō)我們需要逐一分析這四大氣流組織形式中可能存在的問(wèn)題，相當(dāng)于就找到了解決的辦法。

（1）合理規(guī)劃IT設(shè)備氣流組織

合理規(guī)劃IT設(shè)備的氣流組織最重要的就是要了解我們所使用IT設(shè)備，了解它的用電功率及損耗、發(fā)熱功率、風(fēng)扇的進(jìn)出風(fēng)及溫差情況，單臺(tái)設(shè)備所需要的風(fēng)量計(jì)算等等。有了這些數(shù)據(jù)，我們就可以為下面的機(jī)架、機(jī)房的總體功率及發(fā)熱量，從而計(jì)算出整個(gè)數(shù)據(jù)中心所需要的熱量，并以此數(shù)據(jù)來(lái)選擇精密空調(diào)的容量。

一般一個(gè)1U的刀片服務(wù)器所需的電功率約為300W~500W,由于服務(wù)器中的元器件損耗很小(約為2%左右)所以基本上都以發(fā)熱的形式散發(fā)，在刀片服務(wù)器上服務(wù)器廠商都自帶風(fēng)扇冷卻,進(jìn)出溫差一般設(shè)計(jì)為11℃.

根據(jù)公式：1KW發(fā)熱功率在進(jìn)出溫差11 ℃所需風(fēng)量為270M3/H則10KW發(fā)熱功率在進(jìn)出溫差11 ℃時(shí)所需風(fēng)量為2700M3/H

（2）合理規(guī)劃?rùn)C(jī)房氣流組織

與機(jī)房氣流組織形式有關(guān)的主要是以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：精密空調(diào)送風(fēng)方式的選擇、機(jī)架的擺放方式以及走線的方式。

Ø 數(shù)據(jù)中心精密空調(diào)應(yīng)采用架空地板下送風(fēng)、上回風(fēng)方式。

Ø 精密空調(diào)的制冷量應(yīng)該根據(jù)IT設(shè)備的總制冷量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

Ø IT設(shè)備應(yīng)采用上走線、網(wǎng)格橋架的方式，改善空調(diào)回風(fēng)效果。

Ø 離精密空調(diào)最近一側(cè)的機(jī)架邊緣與其的距離不能低于1200mm,否則第一臺(tái)機(jī)架冷區(qū)域會(huì)出現(xiàn)回風(fēng)的現(xiàn)象。

Ø 計(jì)算機(jī)設(shè)備及機(jī)架采用“冷熱通道”的布置方式。將機(jī)柜采用“背靠背、面對(duì)面”擺放，這樣在兩排機(jī)柜的正面面對(duì)通道中間布置冷風(fēng)出口， 形成一個(gè)冷空氣區(qū)“冷通道”，冷空氣流經(jīng)設(shè)備后形成的熱空氣，排放到兩排機(jī)柜背面中的"熱通道"中，熱空氣回到空調(diào)系統(tǒng)，使整個(gè)機(jī)房氣流、能量流流動(dòng)通暢，提高了機(jī)房精密空調(diào)的利用率，進(jìn)一步提高制冷效果。

TIA942《數(shù)據(jù)申心通信基礎(chǔ)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)》中要求機(jī)房?jī)?nèi)計(jì)算機(jī)設(shè)備及機(jī)架采用“冷熱通道”的安裝方式，可以分出兩種來(lái)，一種是隔離冷通道的氣流組織，另一種是隔離熱通道的氣流組織形式如下圖所示：

隔離冷通道氣流組織圖

隔離熱通道氣流組織圖

（3）合理規(guī)劃靜壓倉(cāng)氣流組織

在規(guī)劃靜壓倉(cāng)的氣流組織時(shí)，我們需要重點(diǎn)針對(duì)靜壓倉(cāng)內(nèi)的氣壓、氣流速度等如下：

Ø 確保架空地板下的送風(fēng)斷面風(fēng)速控制在1.5～2.5米/秒?；顒?dòng)地板凈高度不宜小于400mm。

Ø 架空地板內(nèi)不應(yīng)布放通信線纜，空調(diào)管道和線纜不應(yīng)阻擋空調(diào)送風(fēng)。

（4）合理規(guī)劃?rùn)C(jī)架氣流組織

機(jī)架氣流組織的規(guī)劃是大家最容易忽略，但它又是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。說(shuō)白了就是前面所有的都是一流的，而恰恰在這一點(diǎn)上我們卻做的不盡人意。(在此我們只說(shuō)結(jié)論，暫不做分析，后續(xù)章節(jié)會(huì)有相關(guān)的詳細(xì)分析及描述)

Ø 為防止氣流亂竄，必須保證機(jī)架的進(jìn)風(fēng)與出風(fēng)口是隔離的，也就是說(shuō)在IT設(shè)備沒(méi)有到位的情況下，我們應(yīng)該用擋風(fēng)板將沒(méi)有用到的位置封閉起來(lái)。

Ø 同理，機(jī)架的19英寸外的兩側(cè)位置也必須要密封起來(lái)。所有的線纜不再使用傳統(tǒng)的方式，走在機(jī)架的前部?jī)蓚?cè)，而是通過(guò)理線器從機(jī)架的后端進(jìn)線。

Ø 為防止靜壓倉(cāng)冷所流竄到機(jī)架后部(也就是熱區(qū)域)，不要采用下走線的方式，或者在后部開(kāi)孔。

Ø 為保證送風(fēng)風(fēng)量，在機(jī)架的頂部盡量不去布置IT設(shè)備。

Ø 為保證回風(fēng)風(fēng)速，盡量不要將走線塞滿后部空間。

五、總結(jié)

節(jié)能環(huán)保成為當(dāng)今的社會(huì)主題，機(jī)房的正常運(yùn)作也是不可忽略的。冷通道系統(tǒng)解決方案，大大改善了節(jié)能環(huán)保和機(jī)房正常運(yùn)作之間的矛盾，但是其解決方案自身存在一些不足之處，讓人憂心于此。面對(duì)這些矛盾，機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控可以完美的解決，機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控能全方位、實(shí)時(shí)性監(jiān)控機(jī)房設(shè)備以及機(jī)房環(huán)境，從而根本上保障機(jī)房正常運(yùn)作。

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