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通信机房气流组织的比较和选择
添加时间:2017-07-11
        现有的气流组织方式有很多,大致可以分为上送风方式和下送风方式两大类,接下来将对这两大类方式各列举了较为典型的四种气流组织,即八种气流方式进行比较。

1、上送风+风管+下位送风或定应送风方式
        通过上送风恒温恒湿空调,风管、风量调节阀,风口等设备把冷风输送至机柜附近,根据风管和机框位置的不同,把风管直接延长到服务器位置的称为下位送风,直接把风管风口吹向服务器的称为定向送风,下位送风和定向送风均是对以往普通风管送风的一种局部改良,通过这种改良,尽量让风管靠近服务器,使冷气流离开风口后,能够直接冷却服务器。
        但是由于下位送风与定向送风和环境没有进行完全的隔离,气流在离开风管,进入服务器的过程中,还是存在少量冷热气流的混合,因此这种气流组织还不是严格意义上的精确送风,为一种准精确送风方式,或者是一种亚精确送风方式。
        特点:风管制作方便,施工简单,出口风量可以通过风阀进行调节,投资比较低。但风管设计的合理性直接关系到机房的冷却效果,设计不好会导致局部过热;另外,风管送风的适应性较差,主设备发生变化或进行调整时,风管和风口需要进行调整和变动,不宜变动。
        适合:改造或新建项目,特别适合一些老机房的改建项日,由于风管尺寸的限制和部分混风度存在,机房服务器的功率密度不能太大,适用的单机柜密度为1~2.5kW。
 
2、上送风+风管+冷风直按输送至机柜方式
        通过上送风恒温恒湿空调、风管、风量调节阀、门板式送风器等设备把冷风直接输送至机柜内,这种方式对冷通道封闭比较完整,为严格意义的精确送风。
        机房空调必须采用上进下出风方式,空调下端安装在连接风道的静压箱上,每台空调下端静压箱之间要加装可控制风阀,当某一台出现故障时,打开风阀作为冗余空调互补之用,以保证风道有冷风流过;每列主设备安装需要合理组合排列,通信设备下端固定在风道上,每台通信设备下端对应一个可调送风口;对于侧面进风的通信设备,将两列进风面先进行背对背排列,再安装在送风道上端,风道相对的面进行可调式送风口侧开,使两列通信设备之间处于冷风对流环境之中;每列风道都有风阀和泄压口,可根据通信设备的发热量调节送风大小,使整个空调的送风系统处于良好的运行状态。采用风道送风需要注意空调总电源开关,应当与机房消防告警装置进行联动控制安装,能够在机房内出现烟雾告警时,自动切断空调电源,确保机房安全可靠。
        特点:通过这种送风方式,每个机相的风量可以根据负荷进行调整,调整方式可以采用手动或者自动进行。该方式消除局部热点比较明显,但投资大,风管设计制作难度大,不宜施工,需考虑消防问题,气流中断对服务器的影响较大。
        适合:改造或新建项目,特别适合一些老机房的改建,由于密封比上送风+风管+下位送风或定向送风方式彻底,因此单机柜功率密度要大些,一般在2-3kW。
 
3、上送风+风管+冷郑方案
        各机柜以面对面成排方式布置,在冷通道上机柜的顶部和整列机柜的两端进行封闭,通过上送风恒温恒湿空调、风管、导风柜、封闭冷通道(冷池)等设备把冷风直接输送至冷通道区域内,实现精确送风。
        特点:高热机房解决方案,气流组织合理(在冷池内二次均匀和分配),风管制作不宜,投资大,施工复杂,需考虑消防问题。
        适合:由于需要冷热适道分离和机柜顶部的密封,老机房设备的布置方式不吻合,而且没有足够空间进行机相密封,因此该方案适合在新建项目中采用,单机柜功率密度在5kW 左右。
 
4、空调上送风+风管+冷风直接输送或定向送风或下位送风
        这是一种混合方式,适用于一个机房内布置不同机型和机柜功耗相差较大的机房,对可以封闭的机柜进行冷通道封闭,对无法封闭的机柜采用开放方式,但风管的出风口风量可调,并尽量靠近设备的进风口,空调的冷气采用通过风管、导风柜、下位送风、定向送风方式送到设备侧,实现部分区域精确送风。
        特点:是对前面几种方案的综合应用,该方案适用于复杂的非标准场所,根据主设备的要求来进行封闭,或者采用下位送风和定向送风方式。
        适合:此类方法适用于改建项目,特别是安装小型机的场合,由于小型机难以进行冷热通道封闭,故只能采用这种混合方式进行;由于是风管上送风,故单机柜功率密度不宜过大,一般建议在2.5kw以下,如果超过该功率密度,则要给予额外的风量和冷量。
 
5、空调下送风+架空地板+密封机柜送风方式
        通过地板下送风把冷风输送至精密机柜内部,带走数据设备热量后,气流从机柜后部或者上部排出,回到空调。目前机房空调大多数采用上送风方式或下送风方式,从实际效果来看,下送风方式效果要好于上送风方式,这是因为热气流会上升,冷气流下沉容易形成空气对流,当空调送出的冷风与热源气流方向一致时,会加速这种空气流动效果,利于设备的降温和减轻风机的功耗。另外,上送风方式采用送风风管,风管的截面肯定要小于下送风活动地板的截面,这导致送风的风阻增大,风机耗能增加,而且导致远近端风量分配不均。
        特点:标准机柜,机柜布置灵活,可以背靠背布置,也可以同向布置,而且机柜进口设置挡板,不用时可以关闭,也可灵活控制风量;该方案投资小,标准化施工非常方便。
        适合:只适用于新建项目,但是送风柜的尺寸限制了机柜的风量,导致机柜的功率不能太大,一般单机柜功率密度3kW以下,如果个别机柜密度较大,那么就要在机柜进风口安装风机,以获得额外的冷量。
 
6、下送风空调+架空地板+冷池
        各机柜以面对面成排方式布置,在冷通道上机柜的顶部和整列机柜的两端进行封闭,从而实现冷通道的封闭,即机柜的冷通道被封闭成为一个冷池,空调冷风通过架空地板形成的静压箱后再进入冷池,进行气流二次均压后再对服务器进行冷却,气流带走服务器热量后从机柜后部或者上部排出,回到空调。
        特点:冷通道封闭有利于气流组织的均衡。通道封闭前,出风量和空调的距离有关,距离空调较近的区域,送风温度较低,受文丘里效应的影响,出风量较小;中部风量相对较大;远端由于距离远,风量较小,温度较高。整个冷风区域内送风风量和温度不均匀。冷适道封闭后,远离空调送风区域和靠近空调的送风区域风量也略有不同,但是地板下部的空调送风进入冷通道后,因为整个冷通道封闭形成静压箱,气流再次均衡,使得封闭通道内的气流组织呈现较好的均匀度,送风量因静压提高而均衡。同时机柜上部和下部只有2℃左右的温差,而且在一定高度上,温度变化减小。其为目前最常用的高热机房解决方案,地板下送冷风,投资适中,施工较为方便,非常适合在新建机房应用。
        适合:新建或改建项目,单机柜功率密度为4~8kW,如果雷要冷却更高密度的服务器,需要增加冷池的面积或者安装活化地板以获得额外的冷量。
 
7、下送风空调+架空地板+热通道封闭回风
        通过地板下送风把冷风输送至机柜附近,对热通道进行封闭,热通道封闭后热风直接回到空调。
        特点:地板下送冷风,天花板热回风,节能高效。但投资大,不宜施工,且不适用于蒸发式机房空调。热风需强制抽风回到空调;施工联动方面的考虑复杂和烦琐。这种方式在实际应用上很少采用。
        适合:采用水冷空调的新建项目,单机柜功率密度可达5~8kW。
 
8、空调下送风+架空地板(化地板)+冷池+天花板回风
        该方案同时在数据中心敷设冷、热通道。通过地板下送风把冷风输送至机柜附近,热风从天花板回风。在高密度机柜前端配置活化送风地板,并可根据发热点的热负荷的容量调节活化地板的出风量。
        特点:这是对上面6和7所述方式的综合应用,属于超高热解决方案,但是该方某投资过大,不宜实施。
        适合:新建机房,机柜功率密度可达12~20kW。
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