克服冷热气流紊乱 机房散热问题迎刃而解
DIGITIMES企划
面临着能源日益短缺、极端气候及环境污染等问题,许多国家都已制定相关政策,督促公民营机关积极做好节能减碳等防治措施。谈到能源消耗的大户,数据中心或电脑机房自然是重点中的重点,尤其是耗电引起的发热散热问题,往往还会导致设备的运行效率低下,可以说是既烧钱又没有效率,更难以面对节能减碳的世界趋势,也督促电脑机房必须做好散热设计,方能符合社会规范,并为用户创造更多的价值。
冷热气流紊乱不利机房散热
由于电脑机房现行采用的服务器主流设计,以机架式和刀片式为主,这种高密度的设计方式,由于容易产生高热,也成为机房局部热点的主要来源。局部热点不但会导致恶劣的IT设备运行环境,进而影响IT设备运转效率,也会减少IT设备寿命,设备电源模块也可能因为温度过高容易损毁,也降低了设备的运行可靠性,造成直接的经济损失,如何减少局部热点,也就成为机房散热的主要焦点。
由于局部热点的产生,与机房冷热气流紊乱有着密切的关联,想要避免局部热点的产生,就必须要针对机房气流,进行有效的管控。如在铺有高架地板的机房,空调的冷空气常会透过地板底下的通道,送达至每个机柜。
但由于冷空气传达到线上的机柜时,风量已经减弱,再加上高架地板下通常会布满电缆线及管路,更对冷空气的传送增加了阻碍,也因此形成局部热点。
其他可能会产生局部热点的原因,还包括单一机柜对应的穿孔地板送风量,与机柜内IT设备所需的风量不匹配;机柜内没有安装设备,对应的穿孔地板风阀没有完全关闭,或者穿孔地板即使完全关闭,仍存在漏风现象,造成冷风量的损失,降低了整体制冷效率。
如果机柜内安装的设备所对应的穿孔地板送风量不足,造成设备无法吸入有效的冷量,也会使得设备进风温度升高;机柜内的空闲U位,也就是尚未安装IT设备的空间如果没有安装盲板,其他IT设备排出的热气流,就会经过这些空闲U位回流至设备进风口,导致机柜内微环境气流紊乱,并使得设备入口温度大于机柜进风温度,使得设备进风温度升高。
同列相邻的机柜间空隙,如两个机柜之间尚未布置机柜或是无法再布置机柜的空间,也会引起冷热气流混合的现象,影响冷热气流的隔离效果,不但会造成冷量的浪费,热气流的回流也会使得机柜的进风温度升高;机柜底部与静电地板间的空间,也可能会出现热气流从该空间回流至冷通道的现象,一旦冷热气流混合,也会使得设备进风温度升高。
另一个会影响冷热气流因素,则是机柜孔密度与设备风量的匹配程度。机柜孔密度较小的机柜,若安装了较大出风量的设备,设备排出的热气就无法高效的被排出,造成机柜内涡流,致使机柜内压力升高,温度也会跟着变高。
局部热点的解决方法
解决局部热点的传统方法,多半都是加大整个房间的制冷量,但这麽做不但会加大能耗,而且局部热点还是会不时出现。如果增加点对点的主动制冷方式,也就是机架式精确送风空调,除了投资大、部署周期长,部署也比较困难。
因此要解决局部热点现象,可以考虑使用导向型通风板和手动风阀,对冷气流进行导流,让90%的冷量直接吹向设备,而且安装方便、简单,不会影响设备的正常运行。
此外,参考前述冷热气流紊乱的原因,就可对症下药,如在空闲U位加装盲板、封堵同列相邻机柜间空隙及机柜底部与静电地板的空间,确保风量供给与设备需求的匹配程度,区域总供风量应控制在需求总量的90%?110%之间。
但由于IT设备不断的创新,加上机房需求竞争激烈,机房设备管理者必须随时应付各种修正要求,以致于室内设备或出回风口常常会改变,导致室内原始气流动线设计被破坏殆尽,因此机房管理者还必须要考虑机柜的摆放位置与行列、机柜的气流流动模式,以及通道间距的设计,才能让机房内的热交换情况,能与机柜的物理特性达到最大的兼容度。
机柜若能摆放于适当位置,就可让室内气流形成冷通道与热通道的气流模式,引入最大的冷空气进入电脑机柜内,同时将机柜内的热空气有效的排到机柜外,再藉由紧密的机柜排列与档板的运用,即可减低热排气再循环的机率。
所有的热排气应该尽量汇集于相同的方向,然后使其导入热通道之中;若不使用冷热通道的空调模式,由机柜所排出的热排气,有可能会被邻近机柜的前端吸入,而再排出的热排气,也会再一次的进到其他机柜里面,如此周而复始,机柜的散热效果,就会因热排气的不断循环而越来越差。
因此在设置机柜时,应使其排列形成冷热通道模式,若机房内原本已无冷热通道模式,则须注意机柜排放位置,避免热气流再循环的问题。
通道的间距则是以两条相邻冷通道的中心点距离来计算,通常此两点的距离大约是7个高架地板地板片宽。一般而言,高架地板每个板片尺寸为60×60厘米,取这样的间距主要有两个原因,首先是至少会有一个完整的出风板片,放置在机柜的前端,其次则是让每个通道至少能维持90厘米的宽度。
体积较大的机柜或是设备密度较高的电脑机房,可以考虑用8个板片间距的设计,相反地,若是在较小的机柜或设备密度情况下,也可将通道间距微幅调缩。
机房设计应着眼散热而非制冷
只要是在安装有IT设备的空间内,热量就会累积并促使温度升高,这些废热必须及时排出。唯有了解热点的产生、危害及解决办法,明确了解冷热气流如何影响设备的运行可靠性,才能有效控制制冷系统能效和费用成本。
想要建设安全、稳定、高效、节能的数据中心,管理者一定要主动的去研究机房气流、管控气流,消除局部热点,才能为IT设备营造优良、舒适的工作环境,进而提高设备的工作稳定性和使用寿命。