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计算机房地板环境冷却系统

来源:中国绿色数据中心 作者:机房360 更新时间:2009-11-12 11:11:55

摘要:在数据中心和网络机房,利用空气制冷设备有九种基本方法。这些方法在性能、成本及实现的难易程度上各有差别。学会恰当地运用这些冷却技术,不仅对设备广利人员非常有用,对信息系统的从业人员也是非常必要的。

    随着计算设备密度的增加,数据中心和网络机房的冷却问题已经凸显出来,成为一个严峻挑战。一些服务器合并计划,以及服务器和存储系统物理体积上的缩小,已经导致功率密度和热量密度大大提高。尽管在数据中心中,每个机柜通常的能耗保持在1kW的量级上,但设备经过配置后,每个机柜的能耗可能会超过15kW。这超出了一般数据中心的冷却能力,因为按照设计,它们只能可靠地冷却每个机柜2-3kW的能耗。此外,在数据中心引入高密度机柜可能会导致机房内出现“热点”区域,制冷系统可能无法应对这种情况,因为传统的冷却设计假定:在数据中心合纵,冷却模式是相对均匀分布的。

    网络机房或数据中心的这冷系统由计算机房空气调节(CRAC)装置和相关的空气分配系统组成。在规模较大的数据中心中,也可以用计算机房空气处理(CRAH)装置来取代CRAC。所有的制冷系统都是用某种类型的CRAC或CRAH装置,或二者并用,它们在性能上而又不同,但作用都是带走机房中的热量。然而,影响制冷系统性能的最根本因素在于空气分配系统。正式由于空气制冷系统的配置不同,从而决定了数据中心将采用不同类型的制冷系统。

    制冷系统的九种类型

    所有制冷系统都由送风系统和回风系统组成。送风系统把冷气从 CRAC 装置分配到负载,而回风系统把负载排出的热气抽回 CRAC 装置。无论是送风系统还是回风系统,在 CRAC 装置与负载之间输送空气都有以下三种基本方式:
    开启方式
    局部管道方式
    全管道方式

    所谓开启方式,即 CRAC 和负载直接从房间吸入或排出大量空气,中间不用任何专门的管道来引导。所谓局部管道方式,即通过管道送风或回风,管道的通风孔位于靠近负载处。而在全管道方式中,空气直接通过管道进出负载。

    以上三种方式,都可以用在送风路线和回风路线中。因此,共有 9 种组合,即 9 种空气分配系统类型。所有类型都已在不同场合中得到应用,有时还在同一数据中心混合使用不同类型。其中有些类型需要安装高架地板,而有些类型即可以使用硬地板,也可以使用高架地板。

    对于数据中心的冷却系统而言,其关键目标之一是把进出设备的空气分离,以防止设备过热。这种分离同时大大提高了冷却系统的效率和性能。当设备功率密度增加时,排出和吸入的空气量也相应增加,这时要阻止设备吸入自身或邻近设备排出的空气变得更加困难。因此,随着功率密度的增加,采用部分管道或全部采用管道将空气引入或引出设备就显得十分必要。

    以下对这 9 种冷却系统进一步给出了概括性的陈述。全管道送风系统一般用于活动地板环境,在这种环境中,地板下面的障碍物会导致低静压问题,使冷气无法到达机柜前端,全管道送风系统还应用于具有直接送风管道的专门设备,如大型计算机中。全管道回风系统主要与其他系统组合使用,并可用于混合密度环境。

    开启方式和局部管道方式的四种组合,占据了冷却系统的绝大部分。为进一步评估这些方法各自的优势和局限性,下文将按以下两大类进行论述:使用活动地板的环境和不使用活动地板的环境。

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