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IDC機(jī)房雖然也屬于通信機(jī)房,但其高功耗、高集成度、高熱密度、高保障要求的特點(diǎn)明顯區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)房,IDC機(jī)房的機(jī)架排列方式和機(jī)架內(nèi)發(fā)熱特點(diǎn)也與傳統(tǒng)機(jī)房不同,因此氣流組織的問題在IDC機(jī)房中至關(guān)重要,將直接影響到機(jī)房的可靠性、可用性和經(jīng)濟(jì)性。
IDC機(jī)房在國外發(fā)展了20多年,在國內(nèi)也發(fā)展了10多年,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和刀片式服務(wù)器的推廣應(yīng)用,IDC機(jī)房在功率密度上還將大幅提升,屆時目前IDC機(jī)房的常規(guī)配置標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)手段儼然無法滿足需求。多年的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)告訴我們,解決好氣流組織問題則IDC機(jī)房成功了一半。就目前國內(nèi)外的一些研究情況來看,氣流組織仍是探索和爭議的焦點(diǎn)。因此,深入探討這一問題,并在實(shí)踐中不斷進(jìn)步,對于IDC機(jī)房的發(fā)展具有重要意義。
數(shù)據(jù)中心通過約束空調(diào)送出的冷氣流或者約束數(shù)據(jù)設(shè)備排出的熱氣流,讓冷氣流直接進(jìn)入數(shù)據(jù)設(shè)備或讓熱氣流順利返回機(jī)房空調(diào),避免氣流在輸送過程發(fā)生泄漏和混風(fēng)。一方面有效避免數(shù)據(jù)設(shè)備出現(xiàn)高溫或局部過熱,另一方面保證較低的送風(fēng)溫度和較高的回風(fēng)溫度,最大限度地利用空調(diào)送出的冷量和風(fēng)量,提高了空調(diào)的制冷效率,達(dá)到降耗節(jié)能的目的。
目前IDC機(jī)房建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,服務(wù)器的集成度不斷提高,給數(shù)據(jù)設(shè)備的功率提升和其部署方式帶來了新的冷卻問題,這使得IDC機(jī)房內(nèi)的制冷空調(diào)問題已經(jīng)超越電源存在的問題,成為電信運(yùn)營IDC的首要問題。
從現(xiàn)在IDC的運(yùn)行情況來看,IDC機(jī)房空調(diào)電源中斷,空調(diào)冷量設(shè)計(jì)、機(jī)房大環(huán)境氣流組織不合理、機(jī)柜內(nèi)部小環(huán)境氣流組織不合理、機(jī)柜熱量過大、機(jī)柜布置不合理等問題是導(dǎo)致機(jī)房過熱的主要原因和問題。對于這些熱點(diǎn)問題,應(yīng)該從空調(diào)電源保障、空調(diào)的配置、氣流組織和高密服務(wù)器布置等方面進(jìn)行探討和解決。
1、IDC機(jī)房空調(diào)解決方案
IDC機(jī)房內(nèi)發(fā)熱厲害,溫度梯度變化也大,通風(fēng)降溫復(fù)雜,而空調(diào)使用的是市電,一旦停電,就會造成機(jī)房溫度躥升。在一般的通信機(jī)房,由于功率密度低,柴油發(fā)電機(jī)起動延遲和常規(guī)的電源倒閘操作是沒有問題的,但是對IDC機(jī)房來說,在電源中斷的這段時間內(nèi)是難以接受的,空調(diào)會停止制冷,特別是空調(diào)風(fēng)機(jī)的停機(jī)導(dǎo)致了氣流循環(huán)的中斷。據(jù)測試,在單機(jī)柜 5kW 負(fù)載情況下,機(jī)房溫度會在發(fā)電機(jī)起動延遲和電源倒換過程中升高5~20℃;如果電源中斷時間過長,就會演變?yōu)橐粓鰹?zāi)難。可見,保障IDC機(jī)房空調(diào)的電源可靠性和提升可用性是重中之重,必須制定可靠的空調(diào)電源保障方案,以防止空調(diào)電源中斷或盡量縮短電源中斷時間。另外,IDC的空調(diào)配電可以采用以下兩種方法。
1. IDC空調(diào)雙電源方案
對于IDC機(jī)房,同一個機(jī)房的空調(diào)電源最好不要同時使用同一路電源,以防止一路電源中斷就會導(dǎo)致機(jī)房溫升過高。IDC機(jī)房的空調(diào)配電屏,進(jìn)線電源必須有兩路,兩路電源必須來自不同的低壓配電系統(tǒng),兩路電源間可以手動切換或者采用ATS自動倒換,如果采用ATS,那么最好設(shè)置成不同的主路(但是在油機(jī)供電下,要注意ATS的自動切換可能會引起部分油機(jī)的過載);一且電源中斷,可以縮短中斷時間并減小影響面。
2. 空調(diào)配電屏接線方法
相鄰的空調(diào)應(yīng)該從不同的空調(diào)配電屏引出,如果1個機(jī)房布置16臺空調(diào),兩塊空調(diào)配電屏,那么1、3、5、7等奇數(shù)空調(diào)就從配電屏1引入(主要使用市電1),2、4、6、8等偶數(shù)空調(diào)從配電屏2引入(主要使用市電2)。這樣即使一路電源發(fā)生異常,也只影響到部分空調(diào),恢復(fù)的時間很快。
一個大型的IDC機(jī)房最好有兩塊以上的空調(diào)配電屏,以方便上述方法的空調(diào)接線,如果僅采用一塊空調(diào)配電屏,空調(diào)配電屏內(nèi)部的斷路器要有備份和冗余。
可以將以上方法進(jìn)行綜合應(yīng)用,既采用單ATS方案,又采用雙ATS電源屏方案。
2、空調(diào)配置
機(jī)房空調(diào)的冷量要大于機(jī)房的最大熱負(fù)荷并有富余。空調(diào)的配置原則是根據(jù)機(jī)房總熱量總體規(guī)劃空調(diào)設(shè)計(jì),按照N+1原則配置空調(diào)數(shù)量的。可是我們會遇到這樣一個問題:空調(diào)已經(jīng)按照N+1配置,為什么IDC機(jī)房溫度會降不下來?
1. 分區(qū)配王原則
傳統(tǒng)的配置是以機(jī)房為單位的;采用的是房間級制冷,空調(diào)以機(jī)房為單位進(jìn)行制冷,但這種方法的配置和冗余并不適用于大型的IDC機(jī)房。
現(xiàn)在的IDC機(jī)房由于建設(shè)規(guī)模大、面積大和機(jī)柜功率密度高,因此不宜設(shè)計(jì)為正方形而應(yīng)為長條形,這樣有利于空調(diào)布置,并減少空調(diào)的送風(fēng)距離。而且如果按照房間級配置空調(diào),一臺空調(diào)發(fā)生故障,由于冗余的空調(diào)相距過遠(yuǎn),氣流組織無法送達(dá),會造成局部機(jī)柜設(shè)備過熱。因此,大型IDC機(jī)房的空調(diào)要進(jìn)行分區(qū)配置,即把一個大型的DC機(jī)房劃分為若干個分區(qū),然后保證每一個分區(qū)內(nèi)的空調(diào)均有冗余,這樣空調(diào)發(fā)生故障后,每一塊區(qū)域內(nèi)的服務(wù)器才是安全的。例如,某電信的DC機(jī)房,就以四列的機(jī)柜為一個分區(qū),然后按照每個分區(qū)都滿足N+1的冗余方式配置,是一種比較安全的辦法。
2. 空調(diào)冷量取值要合理
機(jī)房空調(diào)的冷量計(jì)算要采用顯冷量,而不是空調(diào)全冷量。要保證機(jī)房空調(diào)的總顯冷量始終大于機(jī)房的熱負(fù)荷,但是機(jī)房空調(diào)的顯冷量是一個變值,它標(biāo)注的顯冷量是在23℃、50%下測定的,隨著機(jī)房濕度的增高,機(jī)房空調(diào)的顯熱比會下降。例如,一臺制冷量標(biāo)注100kW的機(jī)房空調(diào),測試工況下顯冷量90 kW,當(dāng)機(jī)房相對濕度達(dá)到65% 以上時,空調(diào)的顯冷量只有80 kW,20% 的冷量消耗在除濕過程中。設(shè)計(jì)過程中如果按90 kW或者100 kW的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì),在夏季高溫高濕環(huán)境下,機(jī)房的冷量就會不夠。另外,在較大的IDC機(jī)房里面,由于混風(fēng)情況的存在,導(dǎo)致空調(diào)的冷量進(jìn)一步下降。因此,在確定空調(diào)的制冷總?cè)萘繒r,必須加大30% 以上,目前經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為,空調(diào)的總制冷量必須是機(jī)房熱負(fù)荷的1.3~1.5倍,大型的IDC必須取上限.
3. 合理的N值
從IDC運(yùn)行情況來看,N+1的N數(shù)值要合適,N大了,冗余度不夠,機(jī)房不安全;N小了,機(jī)房會安全,但投資大且造成空調(diào)運(yùn)行的能效比過小,如果采用冷備用空調(diào)(停機(jī)),部分冷風(fēng)也會從停機(jī)的空調(diào)回風(fēng)口跑出來,造成氣流短路或者氣流倒灌,影響機(jī)房的原有氣流組織,如果能夠以低速或者低風(fēng)量運(yùn)行備用空調(diào),那么總體風(fēng)機(jī)功率就可以下降,效率提升;IDC機(jī)房空調(diào)的N取值4~5是比較合理的,這與分區(qū)配置的道理是一樣的。
另外,對于部分新建和擴(kuò)建機(jī)房,由于負(fù)荷的不確定,空調(diào)無法一步安裝到位,隨設(shè)備的增加而陸續(xù)增加的,這種情況要統(tǒng)一規(guī)劃好空調(diào)的位置,并跟蹤機(jī)房熱負(fù)荷的變化情況,適時增配空調(diào),確保機(jī)房始終滿足N+1原則。
空調(diào)配置多,可以提高機(jī)房的安全性,但會降低空調(diào)的能效比,導(dǎo)致耗電量上升。如何以較少的備用機(jī)房空調(diào)在高密度機(jī)房情況下實(shí)現(xiàn)冗余,是機(jī)房空調(diào)運(yùn)行的一個難題。
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