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如何降低数据中心机柜的局部高热

数据中心内设备众多,内部虽然有完善的空调系统,但实际上内部温度分布是不够均衡的。即便现在的数据中心部署了出入通风道,机柜前面是入风道,后面是出风道,这样可以及时将热量带走。不过,由于不同的设备发热功率是不同的,局部区域若放置有大功率设备,容易造成机房局部区域过热现象,威胁数据中心的安全运行,甚至造成个别设备因过热而宕机、硬件损坏等严重问题,所以将数据中心机房内的温度控制在一定范围内,消除或降低局部热点是非常重要的。为保证数据中心长期稳定运行,改善IT设备的运行环境,消除局部热点、降低机柜局部温度,下面我们就来探讨一下数据中心局部热点处理的一些方案。

一、现状调查

数据中心产生局部热点的原因主要有以下7个方面:

1.单个机柜对应的穿孔地板的送风量与机柜内IT设备所需的风量不匹配造成机柜内温度升高。

2.机柜内空闲U位空隙造成机柜内温度升高。

3.同列相邻机柜间空隙造成机柜内温度升高。

4.机柜底部与静电地板间空间造成机柜内温度升高。

5.热负荷与投入制冷量的匹配不当造成机柜内温度升高。

6.机柜孔密度与设备风量的匹配造成机柜内温度升高。

7.数据中心设备随着使用时间的延长,机柜内一些老旧设备发热设备自身产生的热风无法高效的被排出,造成机柜内涡流,致使机柜内压力高、温度高,形成局部高热。而局部热点的现象容易造成机柜内的设备运行环境恶劣,发生设备损坏等问题,进而造成经济损失。

二、可行性分析:

在机房中我们选取设备出风口方位作为机柜平均温度观察对象,实测机柜温度为43.8度:业内标准为:35度+5度或35度-5度范围

这个机柜温度达到了43.8度,超过标准温度最高值3.8度。

现在针对此现象,我们对降低机柜温度的可行性进行了研究:

开孔地板手动风阀-可行(预计改善2度)

加盲板-可行(预计改善2度)

加屏风-可行(预计改善2度)

加围挡-可行(预计改善2度)

加冷量-可行(预计改造4度)

开门孔-可行(预计改善2度)

加风机-可行(预计改善4度)

三、 解决方案

传统局部热点的解决方案多数都是加大整个房间的制冷量,这样不但能耗加大,而且局部热点还会时不时出现。另外,还有增加点对点的主动制冷方式,即机架式精确送风空调,但这种方式,投资大,部署周期长,部署也比较困难。依据多年的经验,以及国内外相关标准及最佳实践,对于局部热点现象的解决方案主要有以下7方面。

1.使用导向型通风板和手动风阀,对冷气流进行导流,使90%的冷量直接吹向设备,而且安装方便、简单,不影响设备的正常运行。

2.封堵没有设备的空闲U位,阻止气流的紊乱现象;

3.封堵同列相邻机柜间空隙

4.封堵机柜底部与静电地板间空间,阻止热气流回流的现象。

5.热负荷与投入制冷量的匹配程度,依据能量守恒定律,空调实际输出的制冷量与区域热量应是守恒的,安全角度考虑要配备一定的制冷余量,以单台空调出现散热失效不影响区域内设备正常运行为准。

6.风量供给与设备需求的匹配程度,该指标从微观上讲应保证机柜不出现因风量不足而引起局部过热,宏观上讲区域总供风量应控制在需求总量的 90% - 110%之间。并匹配调整穿孔地板开孔率,测量出风量,按设备需求量供给。

7.通过加装散热单元,增加风的流速和流量;

通过对局部环境的改善、提升,数据中心的局部热点现象已明显减少,但由于自身排风不畅导致的局部热点现象仍然存在,还需要进一步的探索。

四、定制化风机的测试

与厂家合作,研发定制版散热风机,达到增加机柜进、出口风的流速和流量,解决机柜内部的局部过热问题,进而平衡机房内冷热气流。通过加装散热风机,增加风的流速和流量,解决机柜内部的局部过热问题。

具体测试:

数据中心为无尘机房、环境比较理想,没有粉尘、油雾、水汽等影响柜内的各元器件正常工作的,本测试采用进气口安装风扇,出气口安装风扇分别测试。

机箱机柜散热风扇的选型根据柜内温度与环境温度的差值以及柜内热损耗在风扇的特性选取。本次测试风扇设备为直流48V/1.5A及交流1.5W两款风扇。

结论:

出风口安装直流风机机柜温度下降达到10.9摄氏度。

五、效果对比

安装风机前后机柜热成像对比:

为了进一步降低和消除数据中心机房的局部热点,完善机房管理,我们采取了以下措施:1、统计数据中心所有机柜局部热点的存在情况。2、针对局部热点机柜存在的排风不畅缺陷,进行加装散热风机。3、制定观察计划,定期查看机柜现状。

总结:

消除和降低数据中心的局部热点,不仅可以保障设备的安全稳定运行,也可以构建健康绿色的数据中心。无论采用哪种方案,都需要结合自身的数据中心实际情况进行分析,通过部署实施这些解决局部高热的方案,为建设一个安全、稳定、高效、节能的数据中心提供有力保障。

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