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机房建筑结构和机架布局对气流组织的影响

来源:机房360 作者:Kelly 整理 更新时间:2010-4-26 18:58:07

摘要:一般情况下,一台常规的服务器设备在自身风机作用下,吸入足量的空调冷风,排除含有设备所散的热能,其温差约为11℃。IDC机房平均下进风温度约18℃、湿度在标准内,忽略其他影响因素的情况下,其设备的出风平均温度约为29℃,为此,合理的设计风口位置及其尺寸、气流量和气流压力,来保证机房气流能够在各个区域内均匀足量分布,这便是我们机房气流组织设计的目标。

  1 机房的建筑结构
  
  首先,考虑到数据的灾难备份的因素,IDC机房最好有两个以上,且分布在异地,相互之间通过光纤环路高速连接,以保证万无一失。
  
  其次,机房的位置在一栋智能大楼的中间最合适,这样面积及线路的扩展性最好。要求智能大楼是因为IDC机房需要有良好的结构化布线系统、机房闭路电视安全监控系统、优质的防雷系统及防火烟感报警系统,这是一般建筑难以提供的。
  
  最后,机房的形状以及主机房和配套机房的位置关系对于设备布局、空调效果,也起到决定性作用。目前,大部分机房是空调安装在主机房中,一般是放置在长方型机房的长边上;少部分是设置专门的空调机房,一般在主机房的短边,有单侧送风(适用于机房面积不大的情况),也有双侧送风。
  
  机房的面积自然是越大越好,但综合考虑一般以1000~3000m2为宜。由于IDC机房内设备密度高,建筑物的承重能力要求特别高,目前至少不能低于700~800kg/m2。随着机架安装密度的提高,有可能要求达到1000kg/m2
  
  机房内应采用防静电地板、机房的四壁应有墙内防电磁干扰措施。机房空调应采用大功率、下送风空调,具有恒温恒湿、新风装置。
  
  机房内要采用技术领先的门禁系统、计算机控制的电子感应锁,自动识别客户身份并对客户进入时间等详细资料进行记录。门禁系统要分等级,进入机房的不同部分对应不同等级的门卡。
  
  2 机架布局方式
  
  IDC的机架可分为两种,分别针对机架式服务器和非机架式服务器,以适应不同用户的需求。所有上述两种机架为了减轻自身的承重,都应当用轻型钢制成。数据中心的机架通过膨胀螺栓固定在楼板中,可以保证8级以下的地震时机架相对地板无明显位移。每台机架都有独立风扇设备,并由数据中心采用双路UPS电源直接向机柜供电。能够根据用户的需求提供足够的电力供应,还应留出足够的电源插座。
  
  针对机架式服务器的机架均为标准电信级机架:高为42U(220~240cm)、深100cm、宽48cm(19寸)。内布局一般是前部设进风腔体,后部设排风腔体。由于服务器的深度一般为50~70cm,机架总深度一般为110cm,所以前腔体建议深度为15一20cm,后腔体深度为30cm以上。以前腔体的通风截面为20cm×60cm,可视为风管,则通风面积为0.12cm2.
  
  对于前腔体,其压力大于环境,因此要求前面板必须封闭,以防止气流从孔洞选列环境中,而不是流经服务器;前腔体的压力也大于后腔体,所以不安装服务器的U位上也应安装假面板,以防止气流直接从前腔体流到后腔体。
  
  对于后腔体,有两种处理方法:一是后面板开孔,便服务器排出的热气很容易排放到走廊里(热通道);二是后面板完全封闭,在机架顶部开排风口并安装顶风扇,风扇的标称风量应大于机架的计算风量(经验值为计算风量的1.2~1.5倍)。
  
  3 机架的气流组织
  
  气流组织对数据机房是非常重要的。能合理组织气流,不仅能利用空调将环境控制在最佳状态,还能使空调处在最合理的运行工况,对节能也很有益处。
  
  (1)约束气流和自由气流
  
  空气的流动有两种基本形式,一种是约束流,即在有限空间内被强制按照人为规定的路径流动,例如风管内的气流、机架内的风道;另一种是自由气流,例如上送风系统中的射流。在计算中心机房中,约束流的计算方便,气流利用率高(不容易形成呆滞区),在冷却设备时应首先考虑此种方式。自由气流在对环境的冷却中可以应用,由于其有较好的弥漫性,对控制环境温、湿度有很好的作用。
  
  计算约束气流时主要是计算气流需求量G和通流截面积S。   
  G=Q/△h  
  式中  
  G一一设备热量(kW),  
  △ h一一冷却空气的烙差(kJ/kg)。  
  S=G/v 
  G一一空气需求量(m3/h);
  v一控制风速(m/s)。
  
  (2)同程气流和异程气流
  
  同程系统是指每股气流流经的距离都基本相等,异程系统是指气流流经的距离不同。对于同程气流,由于流过的距离相同,所以阻力基本平衡,这样可以保证每股气流的均匀分布。异程系统由于各股气流的阻力不同,如同一机架内有刀片服务器和其他各类服务器,所以气流分布是混乱的。其分布特点非常像电路,阻力大的气流小、阻力小的气流大。同程气流和异程气流的区别如图1所示。

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