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IDC机房气流组织之机柜功率密度的发展趋势

来源:机房360 作者:小柯 整理 更新时间:2010-4-22 15:20:11

摘要:IDC机房在国外发展了20多年,在国内也发展了10多年,多年的经验教训告诉我们,解决好气流组织问题是IDC机房成功的一半。就目前国内外的一些研究情况来看,气流组织仍是探索和争议的焦点。因此,深入探讨这一问题,并在实践中不断进步,对于IDC机房具有重要意义。

  IDC机房虽然也属于通信机房,但其高功耗、高集成度、高热密度、高保障要求的特点明显区别于传统的机房,IDC机房的机架排列方式和机架内发热特点也与传统机房不同,因此气流组织的问题在IDC机房中至关重要,将直接影响到机房的可靠性、可用性、经济性。
  
  IDC机房在国外发展了20多年,在国内也发展了10多年,多年的经验教训告诉我们,解决好气流组织问题是IDC机房成功的一半。就目前国内外的一些研究情况来看,气流组织仍是探索和争议的焦点。因此,深入探讨这一问题,并在实践中不断进步,对于IDC机房具有重要意义。
  
  机柜功率密度的发展趋势
  
  随着计算机本身和应用技术的发展,计算机功能越来越强、运算速度越来越快。而计算机日趋小型化,电子元件的排列越来越密集,便计算机单位体积的散热量也越来越大,计算机房的适用性也随之扩展,而承载计算机设备可靠运行的基础单元——机柜,在各方面的参数配置上也产生了巨大变化。为更深入研究IDC机房的可用性、稳定性及建设与运行的经济性,需要从宏观和微观上建立功率密度的概念,并结合实际情况对计算机房的应用和发展趋势进行深入研究,以期建设出具有较高可靠性、可用性、经济实用的DC机房。

  1功率密度的概念与定义
  
  为便于参数的计算与比较,我们通常会建立相引用功率密度的概念,其定义为:在机房中,单位元素(面积、机架、空间、U位等)上所配各的电耗或产生的热量(电功耗和发热量并不是完全相等的,但由于每种设备的电功耗转换成热量的比率不同,在工程中,我们可以简化计算,即电功耗认为全部转换为热量),即:平面功率密度、机架功率密度、空间功率密度、U位功率密度。功率密度随着机房应用技术的不断发展而演变,其含义也经过了从平面到立体、从宏观到微观的演变进程。建立不同概念的初衷,是随着机房功耗逐步上升到不同的阶段,为便于空调系统的研究与应用而延伸的,下面分别介绍各功率密度。
  
  (1)平面功率密度
  
  其概念为在某一特定机房环境下,均摊至该环境单位面积(m2)上所配备的有效电力容量(或能耗)。在早期的机房中,其热负荷密度较低,空调系统冷量配比的重要性尚未凸现,在参数计算和配比上其平面功率密度和空间功率密度的区别尚不明显。因此,人们习惯以机房单位面积上的电功率配备或散热量(即平面功率密度)来核算机房环境条件,其单位为kW/m2或kcal/(m2•h).
  
  例如,某机房面积为500m2,其配各的UPS系统为400kW/台的2+1系统,按功率因数0.9、安全系数0.8计,则其可用的平面功率密度为:
  
  0.9×0.8×400×2÷50=1.152kW/m2[990•73kcal/m2•h]
  
  由于平面功率密度忽略了机架密度以及空间高度,缺乏机架密度和空间的概念,随着机房散热量的增大,利用平面功率密度概念计算时,将和实际的温度梯度和特性产生较大误差,所以用该概念在评估机房环境时具有一定局限性。
  
  (2)机架功率密度
  
  其概念为在某一特定机房环境下,均摊至该环境内每个机架上所配备的有效电力容量(或能耗),定义为机架功率密度,其单位为kW/架或kcal/(架•h)。
  
  例如,某机房面积为500m2,装配机架数量为250台,其配备的UPS系统为400kW/台的2+1系统,按功率因数0.9、安全系数0.8计,其可用的机架功率密度为:
  
  0.9×0.8×400×2÷250=2.3kW/架(1981.4kcal/(架•h))
  
  该概念在一定程度上对机房环境的实用性上进行了定义,但忽略了机架自身高度及可用空间方面的问题。对于高能耗、高发热密集度的现代服务器设备与机房环境的关系缺乏微观的衡量,也具有局限性。
  
  (2)空间功率密度
  
  其概念为在某一特定机房环境下,均摊至该环境内单位体积上(m2)所配备的有效电力容量(或能耗),定义为空间功率密度,其单位为kW/m3或kcal(m3•h)。
  
  例如,某机房面积为500m2,装配机架数量为250台,机房高4.5m,其配备的UPS系统为400kW/台的2+1系统,按功率因数0.9、安全系数0.8计,其可用的空间功率密度为:
  
  0.9×0.8×400X2÷(500×4.5)=0.256kW/m3[220.16kcal/(m3•h)]
  
  该概念在一定程度上对机房环境在空间的能量密度上进行了定义,但忽略了机架密度和机架可用性方面的问题,在对机房可用性的微观计算上具有一定的片面性和局限性。但空间功率密度在研究机房空间利用率和空调换气次数时具有一定的优势。

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