淺談數據中心機房制冷系統設計

　　摘要：在機房系統中，數據中心冷卻系統是極為重要的組成部分，僅僅通過冷卻源的大小來對數據中心冷卻系統的質量進行衡量是完全不夠的，只有對空調氣流運動方法、冷熱交換面連接、氣流運動阻力等各方面系統進行充分考慮，才能獲得良好效果。文章根據數據中心氣流運行、設計位置等各方面開展分析和了解，對機房存在的環境熱區和機柜熱死區進行有效說明，其往往是因為設備布置不合理導致的，冷熱通道氣流混合，因為靜壓室空氣泄漏過多而造成的。經過對數據中心冷卻系統進行分析，不但能夠提供冷卻的效率，并且能夠規避機房發生環境熱區和機柜熱死區等狀況，因此，空調系統的氣流配送是數據中心得到高效率熱交換的重要部分。

　　關鍵詞：數據中心;機房制冷;系統設計

　　引言：機房建設數據系統型的項目，每個專業都是高度技術性的，并且彼此之間密切相關，我認為機房的熱交換系統屬于極為重要的一項系統，目前，筆者根據自己的經驗進行分析。IDC機房環境有必要對計算機等電子設備以及員工對溫濕度、清潔度、噪聲干擾、電能質量、安全防范、振動、防雷等要求進行有效滿足。并且應該屬于安全、可靠、舒適、節能可擴展的機房。

　　1數據中心機房的概述

　　數據中心(IDC)機房設計集成了建筑、暖通、電氣、消防、智能等各種專業技術。IDC機房應該擁有“良好的安全作用;可靠和不可中斷的品質”的特征。機房建設屬于系統性的工程，每個專業都是高度技術性的，并且彼此之間密切相關。數據中心機房是信息發展的重要內容，承擔各種業務系統，收集、存儲、備份的所有上報數據，是全天工作的重要任務。伴隨科學技術的持續發展，并且設備的數量也在持續增加，機房使用的設備也更加小型化和高效，設備的安置也越來越密集。

　　機架式服務器的高密度放置和刀片服務器的廣泛使用，與服務器多核處理器、熱源集中、布局分散等實際問題，因此對機房的制冷系統提出了更為嚴格的磨煉。因為目前已有的機架式服務器是是垂直堆放的，需要柜體上、柜體中、柜體下保證穩定均勻的溫度場，才能達到水平“層流式”的開展熱交換。

　　僅僅加大空調的制冷量是不能滿足實際需求的，只有對空調的氣流流向以及氣流流量進行控制，才能為設備供應更加高效的制冷，避免導致環境熱區與柜體熱死區的形成。本文根據機房建設的實際過程中，對機房制冷系統開展了相應介紹。根據有關統計，中國在2011年的時候數據中心整體耗電量達到了7×1011kW·h，占據了社會整體用量的1.5%。在數據中心的各種系統中，IT核心設備能耗占據主導地位，占據總能耗的50%，然后是空調系統占據了能量消耗的40%。

　　2機房分區和環境要求

　　例如：在一個單位中數據中心處于一樓，面積大約是115m2，根據系統機房的分區布置，具有擴充不便利、氣流循環換熱系統阻力大、各區域溫度與濕度場不平均等缺點。結合該地區未來幾年的業務發展需要，在設計的時候采用開放式布局(如圖2)，它不僅提高了空間利用率，方便系統空間進行擴展，并且方便進行規劃，因為該制冷使用的是地板下送風制冷的方法，考慮了機房防靜電地板的選擇與地板下橋架的設計。首先，確保地板下送風十分通暢;其次，確保地板間隙的緊密度，保持地板壓力;最后，利用新風系統來確保機房正壓，如果發生了負壓，將會導致冷卻系統的效率不斷降低，高溫高濕氣體進入機房，換熱效率低。

　　3服務器和空調部署

　　因為機房中目前已有的服務器都屬于標準機架服務器，熱耗散方法均為前進風、后排風，因此，根據這種模式，對于服務器柜的需求和防止順序開展了相應的規劃設計。一方面，在選擇機柜的時候我們使用前后兩側均為網鋼板制作的機柜，開孔的幾率高達70%，有效降低了機柜內外的空氣阻力;柜體深度在1米以上，方便柜體后排走線，不對關門與熱風排出進行影響。另一方面，我們將石牌機柜實施冷熱通道劃分，為了確保服務器機柜間冷熱氣流的良好循環，逐漸提升了冷卻系統的顯熱交換率。

　　由于對主機房面積115m2左右進行考慮，送風面積并不大，而在機房中選擇兩臺空調進行供風制冷，而空調安裝的位置選擇在機房的東面，地板下送風的平衡是相對的，并且地板下的氣流具有不對稱的問題，是的靜壓箱氣流運行受阻礙的問題不受影響，與之相反，因為東部和西部之間的距離大約為11米，假如東部和西部兩臺空調機房相互對吹，就會形成摩擦與碰撞，對空氣供給效應產生影響(如圖3)。

　　4空調制冷量配置

　　根據未來機房擴建需求，機房總熱量在50-7OKW間，我們采取的為兩臺60KW制冷量的精密空調，并且每臺空調都是雙壓縮機和風扇，筆者認為，選擇一臺容量大的制冷空調并不容易，因為機房精密空調的制冷量是根據需求動態運行的，如果風機不運作，精密空調將會停止運行。

　　壓縮機運行量不匹配會導致壓縮機頻繁啟動，對空調使用的壽命產生影響，因此選擇一個中等容量的壓縮機，多壓縮機循環工作，不但能夠讓系統穩定、熟讀場更加穩定，還能延長空調應用壽命。此外，在一定的熱負荷下，冷風氣流流向、流速、流量是處理換熱系統中處理熱區的根本要求，合理設置防靜電地板通風管道與出風口，能夠對制冷控制流向進行控制，有效降低空調制冷，降低能耗。

　　5冷風矢量控制和擴展

　　在對機柜完成布置以后，我們應該根據鵲羽對服務器實現功能劃分，在數據庫服務器區和刀片服務器區機柜前設置雙開口出風地板，可以根據它的熱源密度調節冷空氣矢量，確保熱源密集區機柜上端在集中熱源區域可以獲得冷熱交換，防止柜體形成“熱死區”。

　　由于業務的持續進程，服務器數量也在持續增長，必將出現機柜擴展的問題，在進行機房設計的初期，不但要對擴建空間進行規化，還必須對未來的冷空氣系統有沒有包含這一區域。基于此，機房作用分區的開拓極為關鍵。早期的新機柜的的擴張，機房可以使用“微環境”制冷(一個機柜中的制冷)，到時候將會有一個基于柜體的散熱系統，所以有必要對這項新技術的開發引起重視。

　　6室外機器的安裝和后期維護

　　在精密空調中，空調室外風機是重要部分，因為機房在一樓，因此將外機放在機房北墻外側，并且剛好處在汽車通過的地方，在設計過程中應該在外部按照保護鐵網，距離地面0.5米，規避因空調關閉而造成安全事故。因為對后期維護進行考慮，有必要提前滿足暖通專業要求，并在外部機房周圍設置一個壓力出水口，便于外部空調的清洗，特別是在風沙滿天的時候，這一設計就顯得十分重要。

　　金融論文投稿刊物：《金融科技時代》(月刊)創刊于1992年，本刊辦刊宗旨為展示海內外華南、港澳地區金融電子化、信息化最新動態及發展趨勢;反映現代金融科技最新技術和科研成果。

　　結論：綜上所述，機房制冷系統和機房裝修、弱電、新風等專業都有著極為密切的聯系，不能離開設計的本身。此外，有必要根據設備制冷方法的差異，有必要采用不同的制冷措施，從而獲得更高的制冷效果，以此來完善數據中心機房制冷系統的設計。

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　　作者：吳南路

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