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台达数据中心的热处理技术之冷通道封闭(冷池)

时间:2020-09-28 14:05:46来源:中达电通股份有限公司

导语:​IT设备的机架化在节省了数据中心物理空间的同时,也集中了数据中心的热量,单台机柜的容量越来越大。从最初的1.5-3kw,到现在的10kw-30kw。尤其近一两年刀片服务器越来越普及,使得单台机柜的容量的增长更加快速。而数据中心制冷技术几乎没有任何变化。

  提高空调的制冷效率并节约能源是数据中心管理的重要部分,而机柜的热密度不停的增加则带给我们更多的挑战。高密度服务器与低密度混合模式的出现,由于服务器的密度不均衡,因而产生的热量也不均衡,传统数据中心的平均制冷方法已经很难满足需求。本文详细介绍了设计简单,成本低,效果却最好的冷通道封闭(冷池)的解决方案。

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  国内的数据中心发展到今天已经有很多年了,从2000年左右,中国的数据中心市场进入了一个高速发展的时期。从2005年开始,数据中心的热处理成为了一个关键词。IT设备的机架化在节省了数据中心物理空间的同时,也集中了数据中心的热量,单台机柜的容量越来越大。从最初的1.5-3kw,到现在的10kw-30kw。尤其近一两年刀片服务器越来越普及,使得单台机柜的容量的增长更加快速。而数据中心制冷技术几乎没有任何变化。面对着低密度机柜往高密度机柜这种变化,使用传统的制冷技术已经无法解决单台机柜容量过大而产生的大量的热。鉴于这种变化,市场上也出现了多种解决方案,包括水平送风的空调机,风帽送风的空调机,冷通道封闭等等相关技术解决方案。在众多的解决方案中,设计最简单,成本最低的、而效果最好的要属冷通道封闭(冷池)的解决方案。

  2010年,工信部某涉密单位建设一500平米的屏蔽机房。由于此机房为核心机房,整个机房的使用设备的功率密度很大,单机柜容量最大可以达到10kw以上。鉴于这种使用状况,对整个机房的布局全部采用冷通道封闭设计。除此之外,通过冷池的宽度大小来区分为高密度区与中密度区。其中,中密度区设计单机柜容量为5kw,高密度区设计单机柜容量为12kw。

  整个机房采用机房专用的精密空调,全部采用下送风的送风方式,地板下架高500mm,上面铺设防静电地板,边沿采用密封处理。所有机柜的摆放方式为“面对面、背靠背”摆放方式。在机柜前端铺设可调节进风量的开孔地板,可根据设备的散热量来随时调节风量。机柜面对面摆设根据容量的不同,间距不同,中密度区域(5kw/机柜)两排机柜间隔1.2m,高密度区域(12kw/机柜)两排机柜间隔2.4m。对高密度与中密度区域顶部架设顶板,两侧安装封闭门,封闭整个冷却区域,以此来达到精确制冷的目的。

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  对整个送风区域进行封闭处理(冷通道封闭),可以有效地使地板下送出的冷风全部用于设备散热,而大幅减少或避免风量和冷量的损耗,而最终大幅提高制冷的效率。从整个机房的气流组织来看,有效地避免了传统机房中冷热空气混合,冷空气短路,以及远端机柜由于压降的问题,而导致的机柜顶端设备无足够冷量用于散热,而最终产生的局部热点问题。而对于冷通道封闭的方案,其中最重要的一点,也是一直以来阻碍此方案大规模推广的首要问题就是消防的问题。由于数据中心里运行的都是IT设备,所以通常的消防会采用气体灭火。由于封闭了冷通道,一旦冷通道内设备起火,消防气体无法在规定时间内到达封闭区域内,势必会造成更大的损失。有鉴于此,通常在做冷通道封闭时,只做部分的封闭,如在整个封闭的顶板中,有30%的区域敞开,或者不安装通道门,一旦发生火灾,消防系统起动后,可以从这些敞开区域进入机柜,达到灭火的目的。但是,这种做法由于没有完全封闭,对封闭区域内散热的效果有限,对于一些高功率的机柜与设备还是不能满足其散热的需求。

  本案中,为更好的解决这个问题,我们设计了与消防系统联合动作的方式来解决消防的问题。关键点在于,将冷通道的顶部设计成翻板的方式,正常状态下,翻板由通电的磁铁吸合,顶部密封不透空气。当一旦发生火警,在消防系统启动之前,先将翻板的电磁铁断电,翻板由于重力的作用迅速打开,此时,消防系统启动,灭火气体由翻板处进入封闭空间内,达到灭火的目的。此种方案设计也得到的用户的好评。

  采用冷通道封闭的方案是近年来在大型的数据中心,尤其是中高密度的数据中心多为采用的一种冷却方法。此方案有效的解决了高密度机柜的冷却问题,降低了由于设备过热造成的宕机的风险,消防联动的设计,也解决了消防风险的问题。通过实践证明,冷通道封闭(冷池)方案适合在大型的,高密度的数据中心中进行推广!

标签: 机柜

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