解讀機(jī)房高熱密度機(jī)柜空調(diào)解決方案

隨著半導(dǎo)體芯片技術(shù)的高速發(fā)展，電腦處理器芯片的運(yùn)算速度成倍地增長而體積卻大幅縮小，但隨之而來的是服務(wù)器高發(fā)熱量的散熱問題。特別是隨著刀片服務(wù)器逐漸得到廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心的部署密度正日益增加：把熱插拔和冗余運(yùn)用到刀片服務(wù)器之中，這些設(shè)計滿足了密集計算環(huán)境對服務(wù)器性能的要求。 從表面看，與傳統(tǒng)的機(jī)架/塔式服務(wù)器相比，刀片服務(wù)器能夠最大限度地節(jié)約服務(wù)器的使用空間和費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)柜優(yōu)化的飛躍。但同時也造成了單個機(jī)架或機(jī)架局部單位面積發(fā)熱量急劇上升，并導(dǎo)致機(jī)房局部“發(fā)熱”的高熱密度現(xiàn)象的產(chǎn)生。雖然很多刀片服務(wù)器在設(shè)計中采用了低功耗的處理器，但依舊是機(jī)房中最大的熱源之一。這使得4 kW，6 kW，8 kW，10 kW，甚至是12 kW熱量的機(jī)柜相繼出現(xiàn)。因此，數(shù)據(jù)中心面臨著因刀片服務(wù)器帶來的局部過熱而燒毀服務(wù)器及小型計算機(jī)擋機(jī)的威脅，進(jìn)而可能給投資者和用戶造成經(jīng)濟(jì)及無形資產(chǎn)的損失。

對此，過去把靜電地板下作為送風(fēng)靜壓箱選用下送風(fēng)方式冷卻設(shè)備的做法已經(jīng)是行不通了。在此背景下，各種以解決高熱量、高密度、熱負(fù)荷的空調(diào)方案應(yīng)運(yùn)而生。

一、冷熱通道隔離送風(fēng)方式

目前，較為普遍的做法是將機(jī)柜按熱通道和冷通道的方法布局，將冷熱通道完全隔離開來，空調(diào)選用下送風(fēng)方式，所有空調(diào)產(chǎn)生的冷量均由冷通道進(jìn)入機(jī)房并被機(jī)柜吸入，對服務(wù)器進(jìn)行冷卻后由服務(wù)器排風(fēng)扇將熱量排入熱通道，最后被吸入空調(diào)機(jī)，這樣組成一個完整的冷熱對流循環(huán)(如圖1所示)。

在實(shí)際運(yùn)用中，選用冷熱通道隔離的送風(fēng)方式冷卻高熱密度機(jī)柜的方法要注意以下幾個問題。

(一)空調(diào)配置時不能光考慮機(jī)

房熱量和冷量的匹配問題認(rèn)為冷量和熱量匹配機(jī)房就一定能達(dá)到理想的溫度和濕度的觀念是錯誤的。而只有送到每個冷通道的冷量大于這排機(jī)柜所發(fā)出的熱量(至少要等于這個熱量)，才能將這排機(jī)柜產(chǎn)生的熱量平衡掉。

(二)選用下送風(fēng)方式必須保

證從靜電地板下出風(fēng)口送出的風(fēng)速如果風(fēng)速過低，會導(dǎo)致機(jī)柜下半部分獲得較多的冷量，而上半部分冷量較少，導(dǎo)致冷卻效果較差，機(jī)柜的熱量沒有被充分地平衡掉，進(jìn)而可能導(dǎo)致機(jī)柜溫度升高而燒毀服務(wù)器的故障。理想的做法，是空調(diào)送出的冷量能層層進(jìn)入服務(wù)器機(jī)柜，即可以通過風(fēng)管定點(diǎn)送風(fēng)(如圖2所示)。

南京佳力圖空調(diào)機(jī)電有限公司(以下簡稱“佳力圖公司”)曾用此方法為用戶改造機(jī)房，具體做法是：首先計算出機(jī)房的總熱量和總冷量，然后在每排機(jī)柜上方架設(shè)風(fēng)管，并在每個機(jī)柜后面安裝一個風(fēng)道，冷風(fēng)直接進(jìn)入機(jī)柜對服務(wù)器進(jìn)行冷卻，從而充分地發(fā)揮了空調(diào)的作用。

二、全新水平送風(fēng)方式解決方案

(一)下送風(fēng)和上送風(fēng)方式的弊端

過去的機(jī)房專用空調(diào)往往采用下送風(fēng)或上送風(fēng)兩種方式，但隨著大功率服務(wù)器的出現(xiàn)，上述兩種送風(fēng)方式已無法解決高熱量機(jī)柜的散熱問題，其弊端包括以下幾個方面。

1.為保證空調(diào)送出的冷量與設(shè)備發(fā)出的熱量有效對流，完成冷熱交換，使電子設(shè)備工作在規(guī)定環(huán)境溫度和濕度內(nèi)，需要空調(diào)配置較大功率的風(fēng)機(jī)，以保證空調(diào)的大風(fēng)量和高風(fēng)壓，但這是非常不節(jié)能的。

2.在大多數(shù)下送風(fēng)機(jī)房中，空調(diào)送出的冷量往往是自下而上傳遞的，而2.2米高的服務(wù)器機(jī)柜內(nèi)有多層服務(wù)器。雖然我們希望水平放置的服務(wù)器每層都能獲得有效的冷卻，以保證服務(wù)器安全穩(wěn)定工作，但事實(shí)上由于空調(diào)送風(fēng)和服務(wù)器內(nèi)排風(fēng)扇組成的氣流是垂直關(guān)系，在沒有強(qiáng)制密閉送風(fēng)通道保證的前提下，很難保證空調(diào)送出的冷量能夠有效地進(jìn)入服務(wù)器機(jī)柜。而要保證空調(diào)送出的冷量能達(dá)到2.2米機(jī)柜的上方，就要求空調(diào)送出的風(fēng)速要達(dá)到5 m/s左右，這樣快的風(fēng)速在傳遞中需要較大的風(fēng)壓，而與之垂直放置的服務(wù)器內(nèi)的風(fēng)扇由于風(fēng)速和風(fēng)壓都較小，因此吸入服務(wù)器內(nèi)的冷量非常有限，對2 kW熱量的機(jī)柜往往能滿足要求，但對4 kW以上熱量的機(jī)柜，吸入的冷量就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足冷熱對流交換的要求，從而導(dǎo)致機(jī)柜局部過熱。如果空調(diào)送風(fēng)速度低于2.5 m/s，那么空調(diào)送出的冷量根本無法使機(jī)柜1.5米以上的服務(wù)器得到很好的冷卻而出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象。

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