机架与机架布置的相关影响及建议指南

数据中心设计中与机架相关的几个变量,它们可能极大地影响热环境。这些变量包括机架布置、机架风量、机架热负荷大小(均匀或不均匀)、热通道/冷通道间距、隔断以及采用制冷或液冷换热器的就地冷却。

1.机架布置的影响

建议与指南:

(1)将高密度数据通信设备置于静压较高的地板位置上,使邻近设备的冷通道中有最大可能的风量(Beaty与Davidson,2005)。通常情况下,最高静压出现在远离计算机房空调机组的地方,或出现在两台或多台计算机房空调机组送风气流相互碰撞处。

(2)热空气再循环可用负荷铺摊的方法来减弱。将功率较小的设备布置在功率较大的设备旁,热空气再循环效应可减弱(Beaty和Davidson,2005)。

(3)应仔细考虑接近通道端头的风量,因为在机柜的侧面和顶部可能出现再循环(Schmidt,200l;Beaty与Davidson,2005;Rambo与Joshi,2003a,2003b)。一些数据中心在通道端头采用塑料条,既可防止空气再循环,也方便进出。

(4)如按ASHRAE热环境指南(ASHRAE2003)测得的服务器入口温度远低于制造商所要求的温度值,则可通过关闭空调机组或减少空调机组数量来减少风量,获得显著节能(Schmidt等,2006)。

(5)将高功率机架邻近的机架移走,可大大降低高功率机架的入口空气温度(Schmidt和Cruz,2003c)。被移走机架附近的机架的入口空气温度也会降低。

(6)Schmidt与Cruz(2002b)发现,对于某些布置,高功率机架的最适合位置是接近通道端头。然而,最近更多的研究发现,通道端头机架的外侧存在较多的热空气再循环现象(Schmidt与Iyengar2007)。

2.机架风口与机架/热负荷影响

建议与指南:

(1)为了保持给定的入口温度要求,通过穿孔地板块的冷风量应随机架风量的增加而增加(Schmidt和Cruz,2003b)。

(2)减小机架风量将升高机架空气入口温度。机架风量越大,数据中心内的空气越易混合,因此,应减小进入机架的风量(Schmidt和Cruz,2003b)。

(3)高功率机架>10kW)机架、满足机架适度[18-36°F(10一20℃)]温升的充分必要条件是:1)机架前的穿孔地板块必须输送1/4~1/2的机架风量,另有约25%的送风量来自电缆孔口(Schmidt,2004;Schmidl等,2005a,2006);2)机架区域内计算机房空调机组的容量必须等于或大于处理机架热点处的局部热负荷(Schmidt,2004;Schmidt等,2005a,2006)。

(4)低功率机架(1-3kW/机架)的数据中心,在机架内布满IT设备的情况下,50%的送风量足以满足入口空气温度的要求(Furihata等,2004a)。

(5)当高功率机架(>10kW)的空气温升超过36°F(20℃)时,预期需要近100%的冷风量。

(6)为了避免机架背后的热排风通过机架顶部进入机架前部选项部处再循环,机架前板应设计成能限制吸入机架的空气只到机架底下部分(Wang,2004)。

(7)1T行业提供了机架内气流的指南:前送风后排风、前送风顶排风、前送风顶排风与后排风(Beaty与Davidson,2003;ASHRAE,2004)。

3.通道间距的影响

最常见的通道间距为4ft,这与热通道与冷通道内两块地板块的宽度一致。随着服务器机架功率的增加,Beaty与Davidson(2005)建议增加通道宽度,使IT设备近处较多的空气尽可能降低流速。限制穿孔地板块的风速有两个优点:高速空气在服务器的进口格栅处有形成吹风的倾向;通道中心附近的高速空气在服务器进口处有形成吹风的倾向,没有供冷献出了通道顶。

建议与指南:

较宽的冷通道将增加输送给服务器的风量,且可降低地板块的出风速度,因此避免了高速吹冷风的潜在性(Beaty与Davidson,2005)。

4.在通道端头、机架之上、机架内及机架之间设置隔断

建议与指南:

(1)战略性地设置吊顶隔断有助于防止热排风再循环进到服务器入口,但设置这些隔段必须考虑与当地消防规范相符合。

(2)为了防止机架内再循环,在末安放服务器的那些机架区域以及在热空气从服务器的后部到前部的明显通路上,安装盲板是很重要的(Beaty与Davidson,2005)。机架内不同单元之间的间隙隔断有助于降低机架人口温度(Furihata等,2004a)。

(3)低功率机架之间的间隙是可以接受的,因为低功率机架需要少许风量。如不是全部,则大多数空气昆来自穿孔地板块(Schmidt与Iyengar,2005)。

(4)按热通道/冷通道布置的高功率机架之间的间隙应避免。这些间隔可能引起机架的热排风直接大量渗到邻近的冷通道中(Schmidt等,2006),导致机架入口温度升高约11°F(6℃)(Schmidt等,2006)。

(5)对于有低功率机架(1.5kW/机架)的数据中心,通过将机架入口位置限制在机架前面近底部1/3处,设施的空调效率可提高约5%(Furi-hata等,2003,2004b)。因此,机架入口与出口位置将影响能效。

(6)对于有低功率机架(1-3kW/机架)的数据中心,设备全布满的机架比设备部分布满的机架引起热排风再循环的现象较少。