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          臺達數據中心的熱處理技術之冷通道封閉(冷池)

          時間:2020-09-28 14:05:46來源:中達電通股份有限公司

          導語:?IT設備的機架化在節省了數據中心物理空間的同時,也集中了數據中心的熱量,單臺機柜的容量越來越大。從最初的1.5-3kw,到現在的10kw-30kw。尤其近一兩年刀片服務器越來越普及,使得單臺機柜的容量的增長更加快速。而數據中心制冷技術幾乎沒有任何變化。

            提高空調的制冷效率并節約能源是數據中心管理的重要部分,而機柜的熱密度不停的增加則帶給我們更多的挑戰。高密度服務器與低密度混合模式的出現,由于服務器的密度不均衡,因而產生的熱量也不均衡,傳統數據中心的平均制冷方法已經很難滿足需求。本文詳細介紹了設計簡單,成本低,效果卻最好的冷通道封閉(冷池)的解決方案。

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            國內的數據中心發展到今天已經有很多年了,從2000年左右,中國的數據中心市場進入了一個高速發展的時期。從2005年開始,數據中心的熱處理成為了一個關鍵詞。IT設備的機架化在節省了數據中心物理空間的同時,也集中了數據中心的熱量,單臺機柜的容量越來越大。從最初的1.5-3kw,到現在的10kw-30kw。尤其近一兩年刀片服務器越來越普及,使得單臺機柜的容量的增長更加快速。而數據中心制冷技術幾乎沒有任何變化。面對著低密度機柜往高密度機柜這種變化,使用傳統的制冷技術已經無法解決單臺機柜容量過大而產生的大量的熱。鑒于這種變化,市場上也出現了多種解決方案,包括水平送風的空調機,風帽送風的空調機,冷通道封閉等等相關技術解決方案。在眾多的解決方案中,設計最簡單,成本最低的、而效果最好的要屬冷通道封閉(冷池)的解決方案。

            2010年,工信部某涉密單位建設一500平米的屏蔽機房。由于此機房為核心機房,整個機房的使用設備的功率密度很大,單機柜容量最大可以達到10kw以上。鑒于這種使用狀況,對整個機房的布局全部采用冷通道封閉設計。除此之外,通過冷池的寬度大小來區分為高密度區與中密度區。其中,中密度區設計單機柜容量為5kw,高密度區設計單機柜容量為12kw。

            整個機房采用機房專用的精密空調,全部采用下送風的送風方式,地板下架高500mm,上面鋪設防靜電地板,邊沿采用密封處理。所有機柜的擺放方式為“面對面、背靠背”擺放方式。在機柜前端鋪設可調節進風量的開孔地板,可根據設備的散熱量來隨時調節風量。機柜面對面擺設根據容量的不同,間距不同,中密度區域(5kw/機柜)兩排機柜間隔1.2m,高密度區域(12kw/機柜)兩排機柜間隔2.4m。對高密度與中密度區域頂部架設頂板,兩側安裝封閉門,封閉整個冷卻區域,以此來達到精確制冷的目的。

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            對整個送風區域進行封閉處理(冷通道封閉),可以有效地使地板下送出的冷風全部用于設備散熱,而大幅減少或避免風量和冷量的損耗,而最終大幅提高制冷的效率。從整個機房的氣流組織來看,有效地避免了傳統機房中冷熱空氣混合,冷空氣短路,以及遠端機柜由于壓降的問題,而導致的機柜頂端設備無足夠冷量用于散熱,而最終產生的局部熱點問題。而對于冷通道封閉的方案,其中最重要的一點,也是一直以來阻礙此方案大規模推廣的首要問題就是消防的問題。由于數據中心里運行的都是IT設備,所以通常的消防會采用氣體滅火。由于封閉了冷通道,一旦冷通道內設備起火,消防氣體無法在規定時間內到達封閉區域內,勢必會造成更大的損失。有鑒于此,通常在做冷通道封閉時,只做部分的封閉,如在整個封閉的頂板中,有30%的區域敞開,或者不安裝通道門,一旦發生火災,消防系統起動后,可以從這些敞開區域進入機柜,達到滅火的目的。但是,這種做法由于沒有完全封閉,對封閉區域內散熱的效果有限,對于一些高功率的機柜與設備還是不能滿足其散熱的需求。

            本案中,為更好的解決這個問題,我們設計了與消防系統聯合動作的方式來解決消防的問題。關鍵點在于,將冷通道的頂部設計成翻板的方式,正常狀態下,翻板由通電的磁鐵吸合,頂部密封不透空氣。當一旦發生火警,在消防系統啟動之前,先將翻板的電磁鐵斷電,翻板由于重力的作用迅速打開,此時,消防系統啟動,滅火氣體由翻板處進入封閉空間內,達到滅火的目的。此種方案設計也得到的用戶的好評。

            采用冷通道封閉的方案是近年來在大型的數據中心,尤其是中高密度的數據中心多為采用的一種冷卻方法。此方案有效的解決了高密度機柜的冷卻問題,降低了由于設備過熱造成的宕機的風險,消防聯動的設計,也解決了消防風險的問題。通過實踐證明,冷通道封閉(冷池)方案適合在大型的,高密度的數據中心中進行推廣!

          標簽: 機柜

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