浅谈数据中心机房制冷系统设计

　　摘要：在机房系统中，数据中心冷却系统是极为重要的组成部分，仅仅通过冷却源的大小来对数据中心冷却系统的质量进行衡量是完全不够的，只有对空调气流运动方法、冷热交换面连接、气流运动阻力等各方面系统进行充分考虑，才能获得良好效果。文章根据数据中心气流运行、设计位置等各方面开展分析和了解，对机房存在的环境热区和机柜热死区进行有效说明，其往往是因为设备布置不合理导致的，冷热通道气流混合，因为静压室空气泄漏过多而造成的。经过对数据中心冷却系统进行分析，不但能够提供冷却的效率，并且能够规避机房发生环境热区和机柜热死区等状况，因此，空调系统的气流配送是数据中心得到高效率热交换的重要部分。

　　关键词：数据中心;机房制冷;系统设计

　　引言：机房建设数据系统型的项目，每个专业都是高度技术性的，并且彼此之间密切相关，我认为机房的热交换系统属于极为重要的一项系统，目前，笔者根据自己的经验进行分析。IDC机房环境有必要对计算机等电子设备以及员工对温湿度、清洁度、噪声干扰、电能质量、安全防范、振动、防雷等要求进行有效满足。并且应该属于安全、可靠、舒适、节能可扩展的机房。

　　1数据中心机房的概述

　　数据中心(IDC)机房设计集成了建筑、暖通、电气、消防、智能等各种专业技术。IDC机房应该拥有“良好的安全作用;可靠和不可中断的品质”的特征。机房建设属于系统性的工程，每个专业都是高度技术性的，并且彼此之间密切相关。数据中心机房是信息发展的重要内容，承担各种业务系统，收集、存储、备份的所有上报数据，是全天工作的重要任务。伴随科学技术的持续发展，并且设备的数量也在持续增加，机房使用的设备也更加小型化和高效，设备的安置也越来越密集。

　　机架式服务器的高密度放置和刀片服务器的广泛使用，与服务器多核处理器、热源集中、布局分散等实际问题，因此对机房的制冷系统提出了更为严格的磨炼。因为目前已有的机架式服务器是是垂直堆放的，需要柜体上、柜体中、柜体下保证稳定均匀的温度场，才能达到水平“层流式”的开展热交换。

　　仅仅加大空调的制冷量是不能满足实际需求的，只有对空调的气流流向以及气流流量进行控制，才能为设备供应更加高效的制冷，避免导致环境热区与柜体热死区的形成。本文根据机房建设的实际过程中，对机房制冷系统开展了相应介绍。根据有关统计，中国在2011年的时候数据中心整体耗电量达到了7×1011kW·h，占据了社会整体用量的1.5%。在数据中心的各种系统中，IT核心设备能耗占据主导地位，占据总能耗的50%，然后是空调系统占据了能量消耗的40%。

　　2机房分区和环境要求

　　例如：在一个单位中数据中心处于一楼，面积大约是115m2，根据系统机房的分区布置，具有扩充不便利、气流循环换热系统阻力大、各区域温度与湿度场不平均等缺点。结合该地区未来几年的业务发展需要，在设计的时候采用开放式布局(如图2)，它不仅提高了空间利用率，方便系统空间进行扩展，并且方便进行规划，因为该制冷使用的是地板下送风制冷的方法，考虑了机房防静电地板的选择与地板下桥架的设计。首先，确保地板下送风十分通畅;其次，确保地板间隙的紧密度，保持地板压力;最后，利用新风系统来确保机房正压，如果发生了负压，将会导致冷却系统的效率不断降低，高温高湿气体进入机房，换热效率低。

　　3服务器和空调部署

　　因为机房中目前已有的服务器都属于标准机架服务器，热耗散方法均为前进风、后排风，因此，根据这种模式，对于服务器柜的需求和防止顺序开展了相应的规划设计。一方面，在选择机柜的时候我们使用前后两侧均为网钢板制作的机柜，开孔的几率高达70%，有效降低了机柜内外的空气阻力;柜体深度在1米以上，方便柜体后排走线，不对关门与热风排出进行影响。另一方面，我们将石牌机柜实施冷热通道划分，为了确保服务器机柜间冷热气流的良好循环，逐渐提升了冷却系统的显热交换率。

　　由于对主机房面积115m2左右进行考虑，送风面积并不大，而在机房中选择两台空调进行供风制冷，而空调安装的位置选择在机房的东面，地板下送风的平衡是相对的，并且地板下的气流具有不对称的问题，是的静压箱气流运行受阻碍的问题不受影响，与之相反，因为东部和西部之间的距离大约为11米，假如东部和西部两台空调机房相互对吹，就会形成摩擦与碰撞，对空气供给效应产生影响(如图3)。

　　4空调制冷量配置

　　根据未来机房扩建需求，机房总热量在50-7OKW间，我们采取的为两台60KW制冷量的精密空调，并且每台空调都是双压缩机和风扇，笔者认为，选择一台容量大的制冷空调并不容易，因为机房精密空调的制冷量是根据需求动态运行的，如果风机不运作，精密空调将会停止运行。

　　压缩机运行量不匹配会导致压缩机频繁启动，对空调使用的寿命产生影响，因此选择一个中等容量的压缩机，多压缩机循环工作，不但能够让系统稳定、熟读场更加稳定，还能延长空调应用寿命。此外，在一定的热负荷下，冷风气流流向、流速、流量是处理换热系统中处理热区的根本要求，合理设置防静电地板通风管道与出风口，能够对制冷控制流向进行控制，有效降低空调制冷，降低能耗。

　　5冷风矢量控制和扩展

　　在对机柜完成布置以后，我们应该根据鹊羽对服务器实现功能划分，在数据库服务器区和刀片服务器区机柜前设置双开口出风地板，可以根据它的热源密度调节冷空气矢量，确保热源密集区机柜上端在集中热源区域可以获得冷热交换，防止柜体形成“热死区”。

　　由于业务的持续进程，服务器数量也在持续增长，必将出现机柜扩展的问题，在进行机房设计的初期，不但要对扩建空间进行规化，还必须对未来的冷空气系统有没有包含这一区域。基于此，机房作用分区的开拓极为关键。早期的新机柜的的扩张，机房可以使用“微环境”制冷(一个机柜中的制冷)，到时候将会有一个基于柜体的散热系统，所以有必要对这项新技术的开发引起重视。

　　6室外机器的安装和后期维护

　　在精密空调中，空调室外风机是重要部分，因为机房在一楼，因此将外机放在机房北墙外侧，并且刚好处在汽车通过的地方，在设计过程中应该在外部按照保护铁网，距离地面0.5米，规避因空调关闭而造成安全事故。因为对后期维护进行考虑，有必要提前满足暖通专业要求，并在外部机房周围设置一个压力出水口，便于外部空调的清洗，特别是在风沙满天的时候，这一设计就显得十分重要。

　　金融论文投稿刊物：《金融科技时代》(月刊)创刊于1992年，本刊办刊宗旨为展示海内外华南、港澳地区金融电子化、信息化最新动态及发展趋势;反映现代金融科技最新技术和科研成果。

　　结论：综上所述，机房制冷系统和机房装修、弱电、新风等专业都有着极为密切的联系，不能离开设计的本身。此外，有必要根据设备制冷方法的差异，有必要采用不同的制冷措施，从而获得更高的制冷效果，以此来完善数据中心机房制冷系统的设计。

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　　作者：吴南路

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