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發(fā)布日期：2012-7-27

數(shù)據(jù)中心熱交換系統(tǒng)冷源（制冷系統(tǒng)）和熱源（IT發(fā)熱系統(tǒng)）總稱都是冷卻系統(tǒng)。通過對機房環(huán)境、機柜等存在熱區(qū)來看，目前數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)基本還是采用傳統(tǒng)精密空調(diào)等冷卻系統(tǒng)。精密空調(diào)（大風(fēng)量、小焓差）已在計算機房熱交換系統(tǒng)運行了近40年。如今計算機房已進入數(shù)據(jù)處理、傳輸網(wǎng)絡(luò)化的機房，機柜式服務(wù)器向超高密度發(fā)展，超級小型機等也都進入機柜，因此，機房熱交換系統(tǒng)不在是單一的、傳統(tǒng)的下進風(fēng)熱交換系統(tǒng)。熱交換氣流由下進、機柜前進、側(cè)進等多種運行方式，由于服務(wù)器是垂直疊加式安裝，要求機柜上、中、下溫度場均勻、穩(wěn)定，才能使機柜獲得水平層流式的進行熱交換。
　　
　　由于IT設(shè)備結(jié)構(gòu)、熱交換路徑變了，而傳統(tǒng)的精密空調(diào)運行結(jié)構(gòu)基本沒有變。所以，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心冷卻熱交換系統(tǒng)不僅熱交換效率低于88%，系統(tǒng)運行耗能大還難于解決系統(tǒng)存在的環(huán)境熱區(qū)、機柜熱死區(qū)。至今，對于機房存在熱區(qū)還是給人的假象是制冷系統(tǒng)容量不足，從而在增加冷源上做文章。實踐證明，一些數(shù)據(jù)中心增加了空調(diào)的配置，然而，系統(tǒng)的熱區(qū)并沒有得到很好的解決。
　　
　　數(shù)據(jù)中心熱交換系統(tǒng)不僅僅是冷源問題，冷源是基本的配置，而對空調(diào)機氣流運行的配置往往重視不夠。因為，熱交換的核心是冷風(fēng)氣流的流量問題，也就是說，冷卻系統(tǒng)冷量充足，不等于IT微環(huán)境能夠獲得高效率的熱交換。尤其是高熱機柜顯熱不能得到很好的熱交換，而造成系統(tǒng)環(huán)境熱區(qū)、機柜熱死區(qū)，它是傳統(tǒng)機房普遍存在的問題，也是筆者走訪數(shù)據(jù)中心常見到的問題。
　　
　　傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)存在的問題
　　
　　(1)機房區(qū)域化分隔
　　
　　 圖1中傳統(tǒng)機房沿襲分隔區(qū)域化布局和現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心開放式布局。區(qū)域化布局系統(tǒng)存在著擴容不方便，空調(diào)氣流循環(huán)熱交換系統(tǒng)阻力大，各個區(qū)域溫濕度場不均勻等弊病，而開放式布局不僅空間利用率高，便于系統(tǒng)空間擴容，而且，便于冷卻系統(tǒng)規(guī)劃，提高冷卻系統(tǒng)制冷和熱交換效率。



　　(2)空調(diào)機布局
　　
　　 圖2a數(shù)據(jù)中心空調(diào)機安放位置不合理，也是最常見的問題。由于空調(diào)機輸出氣流與機柜垂直，還造成空調(diào)正向氣流與側(cè)向?qū)ψ驳�，致使輸出氣流動壓阻力增加、射流動壓損耗加大，同時氣流在靜壓室內(nèi)形成渦流，從而氣流流速受阻，最終導(dǎo)致機柜熱交換風(fēng)量不足。



　　 數(shù)據(jù)中心面積≥500m2，空調(diào)機輸出氣流（>15m），由于空調(diào)數(shù)量4～6臺，對于這樣的數(shù)據(jù)中心空調(diào)機可以相對安裝如圖2b所示，它是現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心冷、熱通道式布局，克服圖1a中空調(diào)輸出氣流遇阻和地板下氣流亂流的問題。冷熱通道，地板下冷風(fēng)氣流進入冷通道（機柜面對面布局），冷風(fēng)氣流從機柜前部直接進入機柜，機柜后部熱風(fēng)進入機柜背靠背的熱通道，由熱通道直接回到空調(diào)機的回風(fēng)口。冷熱通道由于冷、熱氣流路徑捷徑、系統(tǒng)運行氣流阻減小，同時避免了冷、熱氣流混流。所以，冷熱通道熱交換不僅布局合理，而且冷卻系統(tǒng)顯熱交換效率高達(dá)95%。
　　
　　 對于圖2b安裝方式有人提出地板下氣流會造成不對稱的問題，筆者認(rèn)為地板下對吹氣流平衡是相對的，一側(cè)兩臺工作、另一側(cè)一臺或兩臺工作都可以，所以，地板下氣流運行不存在對稱不對稱問題。因為，地板下靜壓室空間是等壓的問題，只要輸出氣流不產(chǎn)生近距離相對摩擦碰撞（如正向與側(cè)向氣流頂撞如圖2a所示）。所以，空調(diào)機兩側(cè)安裝數(shù)量對稱是相對的，系統(tǒng)冷量匹配、機組故障等運行狀態(tài)不對稱是絕對的，不影響靜壓室氣流運行流量受阻的問題；
　　
　　(3)空調(diào)機冷量配置
　　
　　數(shù)據(jù)中心運行存在熱區(qū)，認(rèn)為是系統(tǒng)冷量不足問題，所以，選配空調(diào)機時往往只重視冷量問題，希望單體空調(diào)冷量偏大（60～70kW）。對于數(shù)據(jù)中心熱交換存在熱區(qū)，而造成熱區(qū)不僅僅是冷卻容量問題，是熱交換系統(tǒng)存在著潛在的阻力問題（靜壓室空間偏小，如地板基本高度<350mm，線纜槽架偏高>150mm，靜壓室漏風(fēng)>10%等），頂部回風(fēng)空間氣流受阻（頂棚距主梁下距離<200mm，線纜、消防管道布局雜亂不規(guī)則等），所以，機房出現(xiàn)熱區(qū)是空調(diào)系統(tǒng)運行氣流受阻問題造成的。
　　
　　中小型（500m2）以下數(shù)據(jù)中心，不宜選擇單臺大容量的制冷系統(tǒng)。假設(shè)一個中小型數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)總熱量180kW，我們對選擇50kW四用一備、還是選擇70kW三用一備的系統(tǒng)運行情況比較一下：精密空調(diào)機，制冷量是動態(tài)按需求投入運行的，而風(fēng)量是高可靠離心風(fēng)機大風(fēng)量基本是滿負(fù)荷投入運行的，風(fēng)機不工作，精密空調(diào)將停止運行。對于系統(tǒng)制冷量（屬于中小型數(shù)據(jù)中心），壓縮機運行數(shù)量匹配問題會造成壓縮機頻繁啟動，同時風(fēng)機運行數(shù)量是三臺，比中容量壓縮機少一組風(fēng)機運行。
　　
　　所以，選擇中容量壓縮機（50kW雙壓縮機、雙風(fēng)機），熱交換系統(tǒng)風(fēng)量冗余運行占有優(yōu)勢：熱交換系統(tǒng)可獲得充足的風(fēng)量進行高效率顯熱交換，不僅系統(tǒng)溫、濕度場運行穩(wěn)定，而且制冷效率高達(dá)95%，節(jié)省電能顯著。相反，對系統(tǒng)靠冷卻風(fēng)量帶走熱量的熱交換系統(tǒng)，尤其是顯熱交換效率將<90%。所以，精密空調(diào)熱交換系統(tǒng)風(fēng)量是主體，制冷量是動態(tài)的附體，在一定的熱負(fù)荷下，冷風(fēng)氣流流向、流速、流量（克服系統(tǒng)阻力）是解決熱交換系統(tǒng)存在熱區(qū)的基本要求�，F(xiàn)代精密空調(diào)系統(tǒng)比傳統(tǒng)精密空調(diào)機風(fēng)機交流調(diào)頻、直流調(diào)壓，可獲得風(fēng)量、風(fēng)壓無級調(diào)整，尤其是高余壓占有熱交換系統(tǒng)氣流運行克服系統(tǒng)阻力的優(yōu)勢，是中小型數(shù)據(jù)中心適宜選用的精密的高可用性品牌。