技术·广电宽带网络专题·前沿数据中心制冷方案和提高制冷效果措施分析研究杨勇 广西人民广播电台
摘要：空调制冷系统是数据中心建设中不可缺少的一部分，同时也是保障数据中心正常稳定运行的关键环节。随着IT设备对散热要求的提升和能耗费用方面的挑战，因地制宜地选择合适的制冷方案和采用有效地提高制冷效果的措施对于数据中心的建设和运行起着非常关键的作用。关键词：空调制冷系统 制冷方案 制冷效果 数据中心1 引言近年来，随着我国广电信息化的高速发展，数据中心的建设数量会越来越多，规模越来越大。空调制冷系统是数据中心的重要组成部分之一，选择合适的制冷系统方案和如何有效提高制冷效果对于解决数据中心面临的三个方面的问题，如连续性和快速恢复、功率密度和热量管理、能耗和运营管理费用高的问题起着关键性的作用。2.2 活动地板环境中的类别和特点数据中心建设中遇到带有地下通风口的大型计算机或者有大量管道需要穿越数据中心区域的情况就必须安装活动地板，在活动地板环境下制冷系统的具体划分类型和特点如表2所示。序号
制冷方案类型
3 提高制冷效果的常用措施在设计规范初期阶段，一般都要考虑准确计算制冷负荷和制冷量，所以大多数数据中心的空调系统的制冷量都是满足IT设备的散热制冷要求的，同时为了考虑数据中心未来的可持续
具体特点
不需要安装活动地板，安装简单，成本低，适用于冷却功耗最高为3 kW的机柜
表1 硬地板环境中的制冷系统方案的类别和特点
具体方案示意图
1
开启式送风和开启式
回风方式
2 制冷系统方案的类别和特点目前数据中心空调制冷专业中对于制冷系统设计方案的归类划分有很多种方式，普遍的划分方案是考虑硬地板和活动地板的区别，再根据回风和送风方式是否配置管道来划分不同的制冷系统方案。
3
开启式送风和全管道
回风方式2
开启式送风和局部上
管道回风方式
不需要安装活动地板，安装简单，成本低，适用于冷却功耗最高为3 kW的机柜
不需要安装活动地板，安装较复杂，成本较高，适用于冷却冷耗最高为8 kW的机柜
2.1 硬地板环境中的类别和特点
在数据中心的相关规范和标准中，没有规定必须要安装活动地板，而且往往在实际建设中因为设计施工成本的问题，如工程成本、施工进度、净高度要求、抗震性、地板载荷，往往没有办法安装活动地板只能采用硬地板，在硬地板环境中的制冷系统方案的类别和特点如表1所示。4
局部管道下送风和开
启式回风方式
不需要安装活动地板，安装较复杂，成本较高，适用于冷却冷耗最高为3kW的机柜
5
局部管道下送风和局部管道上回风方式
不需要安装活动地板，安装复杂，成本高，适用于冷却冷耗最高为5kW的机柜，性能和效率较高
6
局部管道下送风和全管道上回风方式
不需要安装活动地板，安装复杂，成本高，适用于冷却冷耗最高为8kW的机柜，适合解决热机柜问题
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《有线电视技术》 2018年第3期 总第339期
《有线电视技术》 2018年第3期 总第339期
·广电宽带网络专题·
性发展，往往在初期设计的时候会增大系统的制冷量，但是在实际运行中，制冷的效果往往仅能勉强维持IT设备的正常运行，制冷功率消耗比预期的也大很多，导致能源利用率特别低和运营成本较高。造成这些问题的直接
原因是制冷效果不理想，根据实际经验总结了以下三种常用的有效提高制冷效果的措施。
技术前沿气从机架前面进入，在设备内部中进行热交换后从机柜的后面排出。由于在实际安装设备中并不是所有的机架都是装满了的，因此造成机架前面冷气流直接通过机柜和机柜后面排出的热空气混合，导致这部分冷量没有得到有效利用。由图1可以明显看出来，未安装设备的空间是机架气流再循环的最大的通道。解决这个问题的最直接简单的方法就是在机柜没有安装满IT设备的空3.1 利用挡风板阻止机架中气流再循环提高制冷效果
常用的机柜制冷方式一般都是冷表2 活动地板环境中的制冷系统方案的类别和特点
序号
制冷方案类型
具体方案示意图
具体特点
1
开启式回风和局部管道下送风方式
需要安装活动地板，安装简单，成本低，适用于冷却功耗最高为3 kW的机柜
间加装挡风板，如图2所示可以明显看出来改善后的效果。2
局部管道下送风和局部管道上回风方式
需要安装活动地板，安装较复杂，成本较高，适用于冷却功耗最高为5 kW的机柜
3.2 利用冷热通道隔离提高制冷效果
绝大多数机架安装服务器的设计为从前面吸入冷气，从后面排出经过冷热交换的热气。常规的网络机柜的摆放3
局部管道下送风和全管道上回风方式
需要安装活动地板，安装复杂，成本高，适用于冷却功耗最高为8 kW的机柜，可解决热机柜问题
都朝向一个方向，导致第一排机柜排出的热空气在通道中和供给的冷气或室内空气相混合，然后进入到第二排机4
全管道下送风和开启
式回风方式
需要安装活动地板，安装简单，成本低，适用于有垂直气流的机柜和大型机
柜的前面。由于连续通过各排机柜，IT设备进风温度高，明显会降低空调系统的制冷效率，如图3所示。最好的解决5
全管道下送风和半管
道回风方式
需要安装活动地板，安装复杂，成本高，适用于有垂直气流的机柜和大型机
整改措施就是使热通道和冷通道IT设备交替成排布置，活动地板的出风口也要根据需要布置在冷通道内，使得设备的前面（空气入口）面向冷通道，热空6
全管道下送风和全管道上回风方式
需要安装活动地板，安装复杂，成本高，适用于冷却冷耗最高为15kW的机柜，适合解决热机柜问题气将被排放到不含地板冷风口的热通道中。设立气流冷、热通道的作用是提升机架的冷却效果，同时使空调的冷量图1 没有挡风板机柜气流流向示意图图2 有挡风板机柜气流流向示意图
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技术·广电宽带网络专题·前沿48
图3 没有进行冷热通道隔离的制冷效果示意图
图4 冷热通道隔离的制冷效果示意图
图5 精密空调错误布局方式
图6 精密空调合理布局方式
年第3期 总第339期
被更充分地利用，如图4所示。3.3 合理的制冷设备布局提高制冷效果
精密空调的摆放位置对于制冷效果来说也是非常重要，图5是一种典型的错误布局方式，导致热通道的废热气在回流到精密空调的过程中与冷通道的冷气流混合，这样将大大降低回风温度，影响系统和制冷设备的效率。为了能有效地提高制冷效果，精密空调应该垂直于通道方向放置，并将精密空调放置在热通道的两端，热空气回流到精密空调的路径位于通道的正下方，减少气流再次被循环利用的机会，无法跟机房内的热空气混合在一起，有效提高制冷效果，具体布局如图6所示。4 结束语节能降耗是目前数据中心建设的重点和难点，而空调制冷系统又是降低能耗的关键环节，所以在数据中心规划设计建设中，不能照搬他人的模式，需要根据自身数据中心的实际情况 ，因地制宜地选择合适的制冷系统方案，并采用有效的整改措施提高制冷效率，达到国家的节能降耗的指标要求。参考文献
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《有线电视技术》 2018
