數(shù)據(jù)機(jī)房氣流組織的常見(jiàn)類型及應(yīng)用

數(shù)據(jù)中心制冷能耗基本可以占到數(shù)據(jù)中心能耗的三分之一上下。顯而易見(jiàn)，合理的冷卻方案對(duì)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益至關(guān)重要。

當(dāng)數(shù)據(jù)中心建成后，所處位置的氣候條件也就固定了，數(shù)據(jù)機(jī)房布局和冷源設(shè)備確定之后，數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)的氣流組織，對(duì)保證數(shù)據(jù)中心可靠運(yùn)行的同時(shí)降低能耗，是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)。

一、優(yōu)化氣流組織方案的原則

1、冷氣流方面，不浪費(fèi)，盡量做到定向供應(yīng)，定向冷卻。

2、熱氣流方面，從設(shè)備機(jī)柜出來(lái)后，盡量避免再與機(jī)房?jī)?nèi)冷氣流混合，這樣空調(diào)回風(fēng)溫度會(huì)更高，使得空調(diào)蒸發(fā)器的換熱效率也會(huì)更高。

3、送風(fēng)方面，盡量保持氣道通暢，除非必要，盡可能減少風(fēng)機(jī)的負(fù)荷。

現(xiàn)有的氣流組織方式有很多，大致可分為上送風(fēng)方式和下送風(fēng)方式兩大類，每一類又有較為典型的四種氣流組織，共八種氣流方式。

二、下送風(fēng)的四種典型方式

1、下送風(fēng)（架空地板）+密封機(jī)柜送風(fēng)

通過(guò)地板下（相當(dāng)靜壓箱）把冷風(fēng)送至IT機(jī)柜內(nèi)部，帶走IT設(shè)備熱量后，熱氣流從機(jī)柜后部或者上部排出，回到空調(diào)。

特點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜前部配有密封風(fēng)柜，機(jī)柜布置靈活，可以背靠背布置也可同向布置，該方案投資小，標(biāo)準(zhǔn)化施工非常方便。

適合：只適合用于新建項(xiàng)目，但是送風(fēng)柜的尺寸限制了機(jī)柜的風(fēng)量，一般單機(jī)功率密度在3kW以下。

2、下送風(fēng)（架空地板）+冷通道

各機(jī)柜以面對(duì)面成排的方式布置，并實(shí)現(xiàn)冷通道封閉形成一個(gè)“冷池”，空調(diào)冷風(fēng)通過(guò)架空地板的靜壓箱后再進(jìn)入冷池，進(jìn)行氣流二次均壓后再對(duì)IT設(shè)備進(jìn)行冷卻，熱氣流從機(jī)柜的后部或者上部排出，回到空調(diào)。

特點(diǎn)：冷通道封閉有利于氣流組織的二次均衡，使得離空調(diào)距離不同機(jī)柜的進(jìn)風(fēng)量更加一致，也使得同一架機(jī)柜不同高度的設(shè)備進(jìn)風(fēng)溫差控制在2℃以內(nèi)，較好地避免冷熱不均。

單機(jī)功率密度為4～8kW，如果需要冷卻更高密度的服務(wù)器，需要增加冷池面積或者安裝活化地板以獲得額外的冷量。

3、下送風(fēng)（架空地板）+熱通道

通過(guò)地板下送風(fēng)把冷風(fēng)輸送至機(jī)柜附近，對(duì)熱通道進(jìn)行封閉，熱風(fēng)通過(guò)風(fēng)管進(jìn)入天花板回到空調(diào)。

特點(diǎn)：節(jié)能高效，但投資大，不宜施工，且不適用于蒸發(fā)式機(jī)房空調(diào)。熱風(fēng)需強(qiáng)制抽風(fēng)回到空調(diào)，這種方式實(shí)際采用較少。

適合：采用水冷空調(diào)的新建項(xiàng)目，單機(jī)功率密度可達(dá)5～8kW

4、下送風(fēng)（架空地板）+活化地板+冷熱通道

同時(shí)在數(shù)據(jù)中心封閉冷、熱通道。地板下送風(fēng)，部分使用活化地板，通過(guò)冷池二次均壓送入設(shè)備機(jī)柜，熱風(fēng)通過(guò)風(fēng)管進(jìn)入天花板回到空調(diào)。

特點(diǎn)：這是方式2和方式3的綜合應(yīng)用，屬于超高熱解決方案，缺點(diǎn)是投資過(guò)大。

適合：新建機(jī)房，機(jī)柜功率密度可達(dá)12～20kW。

三、上送風(fēng)的四種典型方式

1、上送風(fēng)+風(fēng)管+下位送風(fēng)或定向送風(fēng)

通過(guò)風(fēng)管、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、風(fēng)口等設(shè)備把冷風(fēng)輸送至機(jī)柜附近，根據(jù)風(fēng)管和機(jī)柜位置的不同，采取下位送風(fēng)或定向送風(fēng)，但是冷氣流在離開風(fēng)口，進(jìn)入服務(wù)器前還無(wú)法避免與熱氣流混合。

特點(diǎn)：風(fēng)量、風(fēng)向可調(diào)，投資比較低，省去了架空地板。

適合：改造或新建項(xiàng)目，機(jī)房功率密度不能太大，適用單機(jī)柜密度為1～2.5kW。

2、上送風(fēng)+風(fēng)管+冷風(fēng)直接輸送至機(jī)柜

通過(guò)風(fēng)管、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、門板式送風(fēng)器等設(shè)備把冷風(fēng)直接輸入設(shè)備機(jī)柜內(nèi)，這種方式冷通道封閉比較完整，為嚴(yán)格意義的精確送風(fēng)。

這種形式的送風(fēng)，必需要考慮相鄰空調(diào)設(shè)備的冗余互補(bǔ)，一旦某臺(tái)空調(diào)出現(xiàn)故障，相鄰的空調(diào)應(yīng)改通過(guò)聯(lián)通的靜壓箱應(yīng)急提供冷氣流。

特點(diǎn)：可對(duì)每個(gè)機(jī)柜進(jìn)行風(fēng)量調(diào)整，但是風(fēng)管制作成本高，投資較大。

適合：適合一些老機(jī)房的改建，適用單機(jī)柜密度為2～3kW。

3、上送風(fēng)+風(fēng)管+冷池

機(jī)柜面對(duì)面布置，進(jìn)行冷通道封閉，通過(guò)風(fēng)管、導(dǎo)風(fēng)柜、封閉冷通道二次均壓，送入設(shè)備機(jī)柜內(nèi)。

特點(diǎn)：高熱機(jī)房解決方案，氣流組織合理，投資較大。

適合：適合一些老機(jī)房的基礎(chǔ)上的新建本項(xiàng)目，適用單機(jī)柜密度為5kW左右。

4、上送風(fēng)+風(fēng)管+冷風(fēng)直接輸送或定向送風(fēng)或下位送風(fēng)

這是一種混合方式，適用于機(jī)房?jī)?nèi)機(jī)柜功耗相差較大的場(chǎng)合，對(duì)可以封閉的機(jī)柜進(jìn)行冷通道封閉，對(duì)無(wú)法封閉的機(jī)柜采用開放方式，但風(fēng)管的出口風(fēng)量可調(diào)，并盡量靠近設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口，實(shí)現(xiàn)部分區(qū)域精確送風(fēng)，對(duì)機(jī)柜的冷量需求實(shí)現(xiàn)差異化解決。

特點(diǎn)：對(duì)前面幾種方案的綜合應(yīng)用。

適合：適用用改建項(xiàng)目，特別是復(fù)雜的非標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)所，根據(jù)主設(shè)備的要求來(lái)封閉。由于是風(fēng)管上送風(fēng)，故單機(jī)柜功率不宜超過(guò)2.5kW，否則應(yīng)給予額外的風(fēng)量和冷量。

四、小結(jié)

目前機(jī)房制冷大多數(shù)采用上送風(fēng)或下送風(fēng)方式，從實(shí)際效果看，由于冷氣流受熱后自然上升，下送風(fēng)氣流流動(dòng)效果會(huì)優(yōu)于上送風(fēng)，有利于設(shè)備冷卻和降低風(fēng)機(jī)功耗。

如果機(jī)房條件允許，建議盡量采用地板下送風(fēng)方式，考慮到不同的機(jī)柜功率密度要求，再?zèng)Q定是否需要建立冷、熱通道，綜合性能上來(lái)說(shuō)，冷通道要優(yōu)于熱通道。