数据中心的2大气流组织形式

2数据中心对环境要求要了解数据中心对环境的要求，我们最先要了解的是由ASHRAETC9.9 委员会公布的《数据处理设备热指南》。这项指南一共进展了 4次修改公布，最初公布是 2023年版的。2023年版本：扩大了温湿度的建议范围。〕从温度的角度分析， 温度过低会造成过度冷却，不仅增加了冷却设备的能耗，而且简洁产生凝露，造成元器件腐蚀或短路；温度过高会造成电子设备过热而发生运行故障的概率增大。〕从湿度的角度分析， 湿度过低简洁产生静电，湿度过高会产生凝露，这些现象都会给元器件造成损坏。当前主流厂家的电子信息设备均能够在进风温度 18～27℃下良好运行。正是基于电子信息设备自身运行环境日渐宽松，其本身耐热耐燥力量渐渐增加，因此，当前主流厂家的电子信息设备均能够在进风温度 18~27 ℃下良好运行。表1ASHRAETC9.9 数据中心温湿度的建议范围2023年版本：更了效劳器进风温度的分级等级。〔1〕增加了温湿度建议范围。2023 版《数据处理设备热指南》的温湿度建议范围在焓 -湿图上的温湿度包络区域如图 1所示，最里面的包络区域为ASHRAETC9.9 委员会推举的温湿度区域， 其他包络区域由内向外逐步扩大，依次分别为 A1，A2，A3和A4四个等级区域。图1ASHRAETC9.9〔2023版〕温湿度建议范围在焓 -湿图上的表示〔2版分级的温湿度推举范围与 年版保持全都，温湿度允许范围有些变化。表2ASHRAETC9.9 〔2023版〕数据中心温湿度推举范围和允许范围〔3〕将2023版的数据中心温湿度范围〔分为 1级和2级〕调整为2023版的A1A2A3和A4四个等级。表3ASHRAETC9.9 的2023版和2023版数据中心环境分级2023版本：温湿度推举范围的湿度要求有所变化。2023版本数据中心温湿度建议范围如表 4所示。相比 2023版，变化主要在于统一了 A1，A2，A3和A4等级的温湿度推举范围的湿度下限，如图 2所示。表4ASHRAETC9.9 〔2023版〕数据中心温湿度推举范围和允许范围图2ASHRAETC9.9 的2023版和2023版数据中心温湿度推举范围的比较这意味着将来对数据中心的加湿要求有所降低， 数据中心可以容忍的最低相对湿度为 8％，数据中心几乎不用加湿。这个变化会直接影响今后机房周密空调的研发设计与加工生产， 并且为节能供给了肯定空间。数据中心的气流组织形式1、电子信息设备的气流组织电子信息设备的气流组织形式主要 3种，如图3所示。图3电子信息设备的气流组织第一种：F-R形式它是当前电子信息设备的主流气流组织，是效劳器等设备的典型进出风方式，效劳器的这种进出风方式也是目前最易对效劳器进展冷却的一种气流组织， 且常见于冷或热通道封闭的方案中；其次种：F-T形式它是传输设备〔比方交换器等〕的典型进出风方式。第三种：F-T/R形式也是传输设备〔比方交换器等〕的典型进出风方式，常见于运营商的传输机房，并且该气流组织不易进展冷却方案的实施，简洁造成冷热气流混合。如前文所述，电子信息设备的主流气流组织形式为前进风 -后出风方式，因此，电子信息设备的主流冷却方案是基于该方式设计的。常见的电子信息设备冷却方案〔这里不争论芯片级液冷，由于其还未成主流〕包括机柜级主动式冷却〔图4〕、机柜级被动式冷却方案〔图5〕、行级冷却方案〔图6〕。图4机柜级主动式冷却方案图5机柜级被动式冷却方案图6行级冷却方案机柜级主动式冷却方案就是业内常说的水冷机柜，可以近似，将IT设备直接放在水冷机柜内进展冷却，一般常见于超级计算机中心这类高性能计算场所， 其冷却介质一般是水。机柜级被动式冷却方案是近几年中国移动主推的冷却方案，业内称之为水冷背板或热管背板，其冷却介质既可以是水，也可以是制冷剂。之所以称为被动式冷却，缘由是冷却单元只有换热盘管，没有风机，完全依靠效劳器自身的风机供给风压。行级冷却方案是目前行业客户和运营商常用的方案。它承受封闭通道的方式，一般状况下是封闭冷通道形成冷池，对整列服务器机柜进展封闭式集中冷却， 并且很多运营商在当前节能减排的背景下，纷纷承受这种方案对老旧机房进展节能改造，以到达降低机房PUE的目的。2、数据中心机房级气流组织数据中心机房级气流组织形式是与数据中心行业的进展密不行分的。数据中心进展的早期，气流组织形式就是如图 7所示的风帽送风方式，现在很多老旧的运营商机房里还能见到这种传统的送风方式，其实还是摆脱不了民用空调气流组织方式的影子。 这种风帽送风的气流组织形式供给的送风距离较短， 一般在机外余压200Pa的状况下，送风距离为 15m。图7风帽送风方式随着信息技术的进展，电子信息设备的集成度越来越高，发热量越来越大，导致单机柜功率密度到达3~5kW风帽送风方式，就会导致数据中心消灭局部热点。因此，如图 8所示的地板下送风方式应运而生，并且在相当长的一段时间内成为气流组织的主流形式， 直到现在这种方式在数据中心照旧随处可见。地板下既是送风静压箱，也是线缆布放空间。当承受地板下送风且地板下同时布防线缆时，地板下静压箱高度不宜低于 500mm数据中心的层高不宜低于 3000mm。图8地板下送风方式当电子信息设备的功率密度进一步提高后，即使承受地板下送风也会产生局部热点。 需要对数据中心局部过热的机柜进展精确送风冷却。图9所示的风管送风方式是最直接的准确送风方式之一。风管送风方式送风距离远，并且对过热设备定点准确冷却，很好地解决了局部热点问题。但是，风管送风要求周密空调的机外余压足够大，以保证足够的送风距离和风量。另外，这种气流组织形式对风管的设计和施工工艺要求较高。图9风管送风方式当前数据中心的单机柜功率密度一般设计在5~10kW之间。如此高的散热量除了承受封闭通道方式对机柜列进展冷却，还需要对机柜就近送风冷却。图 10所示的水平送风方式是这一方案的典型代表。将周密空调直接部署在机柜列间， 最短距离的靠近冷却对象，从而对机柜就近送风冷却。 这种气流组织的好处是便于机柜和精密空调以模块方式部署， 使得数据中心的业务与投资依据实际需求按需扩展和平滑过渡。图10水平送风方式还有2种就近送风的气流组织形式， 分别是图11所示的通道顶部送风方式和图 12所示的机柜顶部送风方式。图11通道顶部送风方式图12机柜顶部送风方式这2种气流组织常见于高热密度数据中心场景中， 既可以作为主用的气流组织形式，也可以作为其他气流组织形式的补充，对高热密度机柜进展关心就近送风冷却。 其实这2种气流组织形式最符合冷气流下沉、热气流上升的热力学原理，但其缺点是在工程实施上不简洁进展通道封闭。假设不对通道进展封闭， 就