機房應用配風地板系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)制冷的解決方案

1、數(shù)據(jù)中心應用架空地板配風系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)制冷的解決方案隨著信息時代的來臨和迅猛發(fā)展，計算機機房的數(shù)量和規(guī)模與日俱增，IDC數(shù)據(jù)中心機房已成為各企事業(yè)單位信息系統(tǒng)的重要組成部分，在日常生產和管理中起著舉足輕重的作用。在數(shù)據(jù)中心的不斷建設，以及機房IT設備高度集成化的大趨勢下，機房散熱量日漸趨高現(xiàn)象、機房冷卻及制冷系統(tǒng)能耗問題，及其能源效率偏差開始受到了各界強烈關注。目前機房下送風空調系統(tǒng)冷熱通道雖被多數(shù)機房設計者所采納，但冷熱風氣流組織的短路（回流、漏流）和橫向混合（旋流、渦流）現(xiàn)象依然十分嚴重。機柜冷熱風短路現(xiàn)象如下圖所示，可見熱通道內的熱氣團分壓力較高，會從機架頂部壓至機架前面，而且機架的空U位

2、也會導致熱氣漏流到機柜前端。機柜間冷熱風亂流后果可見下圖所示，這會造成為數(shù)眾多機房的IT機架上半部分處于熱氣團的包圍之中。又如下圖所示機房高架地板內線槽等阻擋送風的障礙物也堵塞了冷氣的輸出，導致機架供應冷氣風量風壓嚴重短缺。而機房內冷氣回流和漏流主要是由于下送風機房空調為負壓回風，機房中出現(xiàn)縱向的冷熱氣流短路現(xiàn)象均為送風側向回風側短路，送風流量的短路率可以達到3050%。氣流短路造成了精密空調不得不提高標稱工況制冷量3050%的設計余量，造成用戶一次投資的巨大浪費；同時普遍出現(xiàn)了空調機組運行過量、機房“過度冷卻”的現(xiàn)象，造成運行費用居高不下，這些現(xiàn)象在中、高密度機房中尤為明顯。 而且由于氣流短

3、路，空調系統(tǒng)輸送風量有必要加大用以補充短路部分的風量（在主機增加的同時機房內風機總體輸送的風量業(yè)已經相應加大)，機房空調的送風機也因其24小時運行，造成一臺空調機組中的風機每年實際耗電量并不亞于機組的壓縮機電耗。近期數(shù)據(jù)中心機房行業(yè)又呈現(xiàn)了如下的新特點：為了更加節(jié)省IDC的土建、或是用戶的樓宇租賃費用，一些大型化、高密度化、數(shù)據(jù)大集中的IDC和云計算中心越來越普及。但是高密度化服務器機房的散熱問題也越來越難解決。出現(xiàn)的主要問題是：1. 機房不再是按照平均分布散熱量kw/m2進行設計計算的，而是按照每機柜kw/rack來計算散熱負荷。2. 因此現(xiàn)有機房多數(shù)存在氣流組織不理想；3. 由于服務器機柜

4、散熱量并不均勻，出現(xiàn)大量單個或幾個機柜的局部熱點；4. 高密度服務器的廣泛應用使機房局部熱點問題更加突出，局部溫度過高；5. 由于機房空調布置的問題，機房遠端、中心部位和邊角部分出現(xiàn)局部熱點；綜上介紹的諸點原因，現(xiàn)代的計算機機房采用傳統(tǒng)均勻制冷設計模式的精密空調系統(tǒng)會呈現(xiàn)出能耗巨大，PUE值居高不下的狀況。而機房局部熱點問題并非只局限于高密度機房，在中密度甚至低密度機房也經常出現(xiàn)。例如傳統(tǒng)的程控交換機房，因空調擺放于機房一側，也會出現(xiàn)遠端的局部熱點。在以往的設計中按室內設定溫度2024時，機架功率在15KW，風量在 4000到5000m3/h 的情況下，一個機架散熱的紅外熱像分析圖和機柜冷卻/

5、散熱分析如下圖所示，從中可見高架地板的冷卻效果會受地板開孔和空調送風影響巨大。 針對上述難題，解決方案應遵循的技術路線是針對機架散熱負荷（kw/rack）的不同而進行精確送風、按需冷卻，以滿足數(shù)據(jù)中心每個機架的動態(tài)制冷需求。我們的解決方案是采用在機房局部增加風機強制通風的配風地板來滿足機房熱點冷卻需求；解決了局部熱點后，繼而就可以避免機房過度冷卻，通過提高空調設置溫度來減少空調機組的運行數(shù)量和供冷量，最終達到機房節(jié)能的效應。配風地板單元（ADU），是數(shù)據(jù)中心機房空調系統(tǒng)送風氣流組織的一種遠端輔助部件，用于將空調機組所產生的冷量（冷氣流）強制的配送到IT機架的前面板進氣口處，以解決傳統(tǒng)空調系統(tǒng)送

6、風方式的不足、尤其是能夠滿足高功率密度機架的散熱需求。配風地板單元的應用如下圖模擬所示。下送風機房空調高密服務器機柜熱氣團能夠按理想路徑回流到空調形成冷風幕IDC數(shù)據(jù)中心機房紅外/正風壓測控配風地板系統(tǒng)是我們根據(jù)對機房專業(yè)知識多年的深度理解和經驗，針對用戶數(shù)據(jù)中心進行了詳盡的氣流分析、模擬和實際應用研制開發(fā)的。其極其明顯的改善了機柜前端的送風冷卻效果，解決了高熱密度（虛擬機、刀片服務器）負荷的散熱差以及機房局部熱島效應的難題；并有相應空調節(jié)能效應。     傳統(tǒng)的地板下送風的氣流組織方式，已經無法解決高密度機柜的制冷需求。隨著IT技術的發(fā)展，機柜功率越來

7、越大，需要的配風風量也相應的增加。但是，地板下送風存在兩個瓶頸：地板下送風截面積和地板的出風口有效出風面積。為了解決地板下出風口的截面積瓶頸，目前鋪設的地板越來越高，普遍需要架設到600mm以上。但是地板出風口的面積已經達到了極限，而孔板通風率不可能達到100%；增加每機柜擁有的通風地板數(shù)量又須增加機房面積。所以，地板下送風的平均分布氣流組織方式，目前只能滿足每機柜4KW以下的功率密度要求。 至此業(yè)界內絕大多數(shù)下送風機房的地板送風風壓也僅有25Pa，甚至還有許多的送風風壓為負壓區(qū)域（受流體力學伯努利原理所限）的機架，以至不能安置高負荷的設備。     目

8、前，我們的配風地板單元機由高通風率的風口地板、強制送風機、紅外溫度傳感器、靜態(tài)/動態(tài)送風風壓傳感器以及群控軟件系統(tǒng)等組成，單元機的尺寸與標準地板相同，現(xiàn)場安裝時只需在有需求的機柜前替代原來的地板即可。數(shù)據(jù)中心機房安置了配風地板系統(tǒng)可以產生的優(yōu)勢是：1、能徹底解決機柜局部過熱問題，提高主機設備運行環(huán)境的安全性；2、通過提升回風溫度，提高空調制冷效率，有效節(jié)省機房空調系統(tǒng)能耗；3、可提高IT設備的機柜容積率和出租率，減小耗能PUE值，增效降耗；4、令老機房經過技改煥發(fā)新的生機，可大幅節(jié)省新機房建設的投資；配風地板系統(tǒng)在機房技改應用中，可規(guī)避與現(xiàn)有機房行業(yè)和消防規(guī)范有抵觸的新型方案所產生的復雜、危險

9、等弊端。譬如可以避免出現(xiàn)采用冷（熱）通道封閉技改方案而造成的工程浩大，施工不便，運維麻煩，以及消防隱患等問題；可避免采用APC行間制冷或是艾默生Libert XD制冷技術方案所出現(xiàn)的氣流組織混亂，造價高，工程實施復雜，建設周期長，需專業(yè)維護等問題；可避免冷凍水（液態(tài)冷媒）型空調技術方案應用于重要機房所出現(xiàn)的漏水和消防等安全性問題。配風地板單元機樣式如下圖所示： 配風地板單元運行狀況如下圖所示：  紅外/正風壓配風地板在IDC機房中的適用狀況如下圖所示：配風地板系統(tǒng)功能特點：* 模塊化設計，可以任意放置，使用靈活，可針對機房技術改造項目和新增服務器負荷的機柜單獨設置；* 機房采用地板下

10、送風方式，配有高強度防靜電地板及高流量風口；* 送風效率為100%，冷熱風短路率為0%（在IT機柜進氣口端面形成冷風幕）；* 機房空調的選型可完全根據(jù)服務器冷量選配，無需設計余量人為的放大；* 采用配風地板智能群控系統(tǒng)，可與IT機柜的進風口紅外溫度+機柜PDU耗電量+芯片SPEC利用效率控制系統(tǒng)聯(lián)動；* 可以根據(jù)IT設備及服務器運行情況，從0-100%分段調節(jié)輸送的風量及風壓，送風風壓保證50%功率段的運行即可滿足IT機柜頂部的冷卻，可滿足虛擬機和刀片服務器滿配載應用；* 在冷通道上使用，減少冷通道尺寸和占地面積，增加裝機密度和機柜有效利用面積；節(jié)約機房建設面積及業(yè)主投資；* 提高機房送風準確

11、度及送風效率，能效比節(jié)約顯著，經過精確的現(xiàn)場規(guī)劃設計、參數(shù)設定后不會出現(xiàn)機房內靠近空調機組前端的IT機柜送風量過高、時間過長導致后端機柜送風較弱而產生不可估測的過熱現(xiàn)象；* 與配風地板智能群控系統(tǒng)聯(lián)動的機房空調機組，可滿足動態(tài)按需制冷的功能，達到智能化節(jié)能運行，可令空調機組運行數(shù)量減半，機房耗電大幅下降2545%。* 配備冗余設計的高效長壽型直流PWM調速型風機，便于調整機組送風風量、風壓；* 每臺總風量峰值>2800m3 /h，送風風壓高于65Pa，開啟部分風機即可滿足機柜上部冷卻需求；* 單臺重量<25kg，方便搬移；紅外/正風壓測控配風地板突出特點：* 標準型配風地板裝置尺寸

12、600x600x175mm，超薄型600x600x100mm，而且對地板架設最低高度要求僅150mm（此亦包括了地板下吸氣空間），可滿足絕大多數(shù)現(xiàn)有下送風機房的環(huán)境應用和改造；* 高通風率通風板風口為碳鋼承重風口，承載>1400kg； * 單/雙向可調角度百葉風口，可滿足冷通道內兩側分布的機柜雙向4590º送風；* 對原有機柜無需進行任何改裝和接觸（機柜背面無需安置排風感溫探頭），安全可靠，移動靈活方便，適合于新建和已運行的項目以及應用的臨時調整需求；* 簡潔的機柜進風口紅外溫度+送風溫度（送風風壓）探測控制模式，參數(shù)采集無誤，冷卻迅速；可控制IT機柜進氣口的氣流溫度控制在22

13、±2之內、進氣口冷氣流速控制在0.3m/s左右、送風風壓控制在10Pa左右。* 配備原裝進口的紅外輻射溫度、送風溫度、風壓傳感器，部件均安裝在高通風率地板風口的內部；* 可實現(xiàn)集中監(jiān)控的電腦控制器，具備RS485聯(lián)網監(jiān)控接口和開放的通訊協(xié)議；* 完備的報警功能，并配備消防、遠程緊急關斷接入點；* 直流型風機具有完備的過流、過載、漏電保護功能，具體功能如可以分別關斷各個風機中超過堵轉電流2.5A的過載風扇的供電，檢測超過30mA漏電電流的機組斷電保護，可將電機短路漏電事故防患于未然，并絕不會造成對供電電源的造成沖擊等等；* 配備照明型開關及保險，具備來電自啟動功能；保證配風地板供電、維

14、修關斷時對UPS電源無浪涌、對網絡無閃斷等干擾；* 配有完備的防靜電地板工作地與機組保護地絕緣隔離的措施。* 可選配標準全鋼地板和不同高度復合木地板以及面板花紋、顏色等規(guī)格產品。IDC機房紅外/風壓測控配風地板主要使用功能1、紅外線測溫功能：紅外線測溫探頭連續(xù)探測機柜表面溫度，探測溫度穩(wěn)定可靠，滿足機架內設備或局部區(qū)域對溫度控制要求。2、風機調速功能：根據(jù)紅外線測溫探頭探測的機柜設備進風口或局部區(qū)域溫度，自動調整IDC機房紅外/正風壓測控配風地板的風量和風速。3、風壓差設定功能：IDC機房紅外/風壓測控配風地板具有風壓差設定功能，可通過人機界面設定風機進出端的壓差和配風地板送風風壓，自動控制風

15、機的風速、風壓。4、遠程通訊功能：標準RS485接口。5、報警功能： 風機故障報警； 風壓報警； 紅外線傳感器故障報警； 溫度傳感器故障和超高送風溫度報警； 通訊故障報警； 火警或遠程緊急關斷。6、配風地板型號與技術規(guī)格：名稱智能控制紅外標準型配風地板裝置智能控制紅外型直流風機配風地板裝置智能控制紅外/風壓直流調速型配風地板裝置集約分布式集中監(jiān)控系統(tǒng)型號HJ-DAF-1(200/4S)標準型為四個交流風機HJ-DAF-2（175/4DC）標配為四個直流風扇HJ-DAF-3(200/2EC) 標配為2個進口EC調速風機單位臺臺臺套外形尺寸600*600*175H（mm）600*600*100H（

16、mm）600*600*110H（mm）一線20點以上送風量M3/h2800（峰值）2400（峰值）3000（峰值）送風風壓Pa65（峰值）50（峰值）峰值75（風壓變頻調節(jié)）可輸出制冷量10KW（折算峰值）8KW（折算峰值）15KW（折算峰值）額定電壓 220v/50Hz220v/50Hz轉+48VDC220v/50Hz變頻+48VDCEC調速額定功率 W230（峰值）200（峰值）280（峰值）額定電流 A0.90.81.6最大輸入電流 10 A10 A10A顏色淺白面板/黑色機箱淺白面板/黑色機箱白面板/黑色機箱1) 本系列產品適用于電子信息機房高熱密度負荷之散熱點區(qū)域，與下送風機房空調系

17、統(tǒng)、防靜電地板組合送風冷卻機柜內設備負荷。2) 手動型配風地板通過手動設置風機分檔的啟/停；標準型配風地板通過紅外/送風溫度的探測、紅外/正風壓測控型配風地板通過紅外/風壓探測來自動控制風機分檔啟/停及調速，實現(xiàn)配風地板送風冷卻/風壓+風量的精確調節(jié)。標準型控制器版本即可通過集中監(jiān)控系統(tǒng)采集區(qū)域內周圍表面平均紅外溫度、并進行各個配風地板分布、集約式群控以及與空調系統(tǒng)聯(lián)動。3) 配風地板可由導流板于±4590°的范圍內調整，令吹風導向機柜前端面板。4) 目標負荷紅外溫度探測方向可微調。5) EC風機調速型可通過PWM微調電路調整地板的送風風壓，以保證達到地板出風口正風壓達到1

18、0Pa以上，令各個機柜上部送冷風風速達到0.2m/s以上的效果。6) 每個配風地板共有24臺AC220V/50Hz.外轉子風機/DC48V直流/PWM調速型EC風機；應用于高熱密度負荷（譬如滿載的刀片服務器）的需求可選配高風壓型風機，則單個配風地板最大風量可達4000M3/h（對應的機柜散熱量最大可達25KW）。7) 具備緊急關斷的藍色LED顯示燈開關，正常時開/關會令LED燈亮滅；其供電與配風地板機組電源輸入保險聯(lián)動，其處于開啟、LED燈常亮時意味外界電源輸入正常，其處于開啟而LED燈滅意味機組電源輸入保險熔斷。8) 具備火警關斷輸入；風機過流自恢復保險動作并報警；集中監(jiān)控RS485輸出端子及群控軟件系統(tǒng)；手/自動設置功能。配風