一種新型的數(shù)據(jù)機房氣流組織優(yōu)化方案

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1、知識水壩（豆丁網(wǎng)@pologoogle）為您傾心整理（下載后雙擊刪除） 中國移動通信集團浙江有限公司 項目結(jié)題報告 項目名稱 一種新型的數(shù)據(jù)機房氣流組織形式 項目第一負責(zé)人 項目組成員 申請單位 網(wǎng)絡(luò)部 聯(lián)系電話 通訊地址

2、 郵政編碼 中國移動浙江公司 2010年 11 月 百度一下"知識水壩" 目 錄 =================================== 目錄 1 第1章 項目背景 3 1.1 機房局部區(qū)域過熱問題 3 1.2 機房PUE值較高問題 3 第2章 項目特點和功能描述 4 第3章 項目主要內(nèi)容 4 3.1 傳統(tǒng)機房送風(fēng)方式存在的局限性分析 5 3.2 采用主動式送風(fēng)地板的機房氣流

3、組織形式 6 3.3 送風(fēng)角度、送風(fēng)速度對機架進風(fēng)側(cè)溫度的影響 7 3.4 按機柜功耗高低安裝主動送風(fēng)地板的效果 13 3.5 按機房冷通道均勻布置主動送風(fēng)地板的效果 16 3.6 空調(diào)節(jié)能效果測試 24 第4章 主要創(chuàng)新點 26 第5章 實際應(yīng)用效果總結(jié) 26 第6章 其他說明 27 第1章 項目背景 通信業(yè)務(wù)大規(guī)模的發(fā)展，設(shè)備單位能耗的大幅提高，造成了通信和數(shù)據(jù)機房存在的迫切需要解決的兩大突出問題： 1.1 機房局部區(qū)域過熱問題 通常一些重要的關(guān)鍵業(yè)務(wù)處理設(shè)備，其信息處理量和處理速度要求高，設(shè)備集成度高，單個機柜的發(fā)熱量大。

4、由于機房設(shè)備安裝不均衡，局部區(qū)域大功率設(shè)備安裝集中，造成這些設(shè)備難以得到足夠的制冷送風(fēng)量，形成機房局部區(qū)域過熱，威脅通信設(shè)備的可靠運行，甚至造成個別設(shè)備因過熱而宕機等嚴重問題。 為解決機房內(nèi)局部區(qū)域熱負荷較大、局部制冷量不足問題，曾經(jīng)采用降低空調(diào)回風(fēng)溫度設(shè)定點、增加機房專用空調(diào)、布置軸流風(fēng)機加強對流等措施，但同時也帶來空調(diào)負荷增加，浪費電能的問題。 1.2 機房PUE值較高問題 當(dāng)前評估機房能耗水平的通用指標是采用PUE值（機房總功耗/通信設(shè)備功耗）。為解決機房內(nèi)局部區(qū)域熱負荷較大、局部制冷量不足問題，曾經(jīng)采用降低空調(diào)回風(fēng)溫度設(shè)定點、增加機房專用空調(diào)、布置軸流風(fēng)機加強對流等措施，以滿足該

5、部分設(shè)備的正常運行。但同時也帶來空調(diào)能耗增加，造成機房PUE值較高。 第2章 項目特點和功能描述 采用具備定向定量送風(fēng)功能的主動地板送風(fēng)系統(tǒng)，同時具備自動調(diào)節(jié)功能，根據(jù)機房場地和機柜布置情況配備標準規(guī)格主動送風(fēng)地板，實現(xiàn)設(shè)備冷量按需分配，消除機房局部熱島問題，使機房溫度場分布均勻。 主要特點是：地板出風(fēng)口的出風(fēng)角度、出風(fēng)量可按照設(shè)備機架所需制冷量的不同進行調(diào)節(jié)。 第3章 項目主要內(nèi)容 本項目選擇蕭山9層IDC機房作為試驗機房。機房面積約300平方米，機房呈長方形，共安裝7列設(shè)備，設(shè)備采用冷熱通道布局，共安裝4臺機房專用空調(diào)。由于該機房啟用時間較早，機房內(nèi)設(shè)備分布不均勻，空調(diào)送

6、風(fēng)距離較長（達到近20米），屬于典型的存在較嚴重局部熱島的問題機房。如下圖： 針對機房局部熱島問題，曾經(jīng)采取過一些措施，比如增加軸流風(fēng)機加強機房空氣對流，在距離機房專用空調(diào)的遠端增加普通空調(diào)進行局部制冷等，雖然緩和了局部熱島問題，但解決不徹底，同時帶來了能耗增加的問題，不符合當(dāng)前節(jié)能減排的宗旨。 3.1 傳統(tǒng)機房送風(fēng)方式存在的局限性分析 一般數(shù)據(jù)機房采用的傳統(tǒng)機房制冷解決方案絕大多數(shù)為普通機房專用空調(diào)，并采用地板下送風(fēng)方式實現(xiàn)機房設(shè)備冷卻。這種地板下送風(fēng)方式存在的明顯的局限性： 1) 空氣泄漏存在于地板的間隙、電纜孔、機柜內(nèi)沒裝設(shè)備的空間，空調(diào)設(shè)備送出的部分冷空氣沒有參加有效的換熱

7、直接回到了機房空調(diào)。 2) 由于地板下的阻礙物、多臺機房空調(diào)的機外余壓不平衡，使靜壓箱效果不理想。 3) 機房出現(xiàn)嚴重的冷熱不均問題，其原因來自兩個方面：一是在大跨度機房中，機房專用空調(diào)遠距離送風(fēng)能力有限；二是設(shè)備熱負荷不均勻分布造成嚴重的局部熱島現(xiàn)象。 4) 僅能滿足最大每個機柜3~4kW的功率密度，不能適應(yīng)刀片式服務(wù)器機柜等高密度發(fā)熱機柜的散熱要求，局部“熱島”問題難以有效解決。 3.2 采用主動式送風(fēng)地板的機房氣流組織形式 在機房冷通道安裝主動式送風(fēng)地板，送風(fēng)速度、角度可調(diào)，將地板下的冷風(fēng)按需、均勻地送至設(shè)備機柜的進風(fēng)側(cè)，從而達到消除機房局部熱島現(xiàn)象。 本研究項目對主動送風(fēng)的

8、角度、送風(fēng)速度、出風(fēng)口布置及空調(diào)節(jié)能情況進行了詳細的測試。 為了記錄機房溫度分布情況，我們在每個機柜正面（設(shè)備進風(fēng)側(cè)）的上、中、下部分別安裝3個數(shù)字溫度計，在機柜背面（設(shè)備出風(fēng)側(cè)）中部安裝1個數(shù)字溫度計，實際安裝效果如下圖： 機架正面上部溫度測點 機架正面溫度顯示區(qū) 機架正面中部溫度測點 機架正面下部溫度測點 機架背面溫度計安裝位置： 機架背面溫度測點 3.3 送風(fēng)角度、送風(fēng)速度對機架進風(fēng)側(cè)溫度的影響 一、調(diào)速檔位與出風(fēng)速度的關(guān)系： 本次測試檔位與風(fēng)速關(guān)系中，機架與主動送風(fēng)系統(tǒng)之間相隔40CM。由于實際現(xiàn)場可能會與測試位置不一至。可做適當(dāng)調(diào)整。

9、 二、不同出風(fēng)速度、出風(fēng)角度對機架溫度的影響： 以下是不同出風(fēng)角度、出風(fēng)速度時機架的溫度分布情況： 1、 當(dāng)出風(fēng)角度在“66度”、出風(fēng)速度在5.6M/S位置時，機架的上、中、下溫度比較均勻，平均溫度較低。 2、 當(dāng)出風(fēng)角度在“58度”、出風(fēng)速度在6.8M/S位置時，機架的上、中、下溫度比較均勻，平均溫度較低。 3、 當(dāng)出風(fēng)角度在“50度”、出風(fēng)速度在5.6M/S位置時，機架的上、中、下溫度比較均勻，平均溫度較低。 4、 當(dāng)出風(fēng)角度在“42度”、出風(fēng)速度在5.6M/S位置時，機架的上、中、下溫度比較均勻，平均溫度較低。 5、 當(dāng)出風(fēng)角度在“34度”

10、、出風(fēng)速度在6.1M/S位置時，機架的上、中、下溫度比較均勻，平均溫度較低。但此時由于出風(fēng)角度與機架形成角度過小，造成機架下部溫度反而高于機架上部，同時，由于風(fēng)速較大，部分冷風(fēng)已經(jīng)超過機架頂部，造成冷量損失。 6、 當(dāng)出風(fēng)角度在“26度”、出風(fēng)速度在6.6M/S位置時，機架的上、中、下溫度比較均勻，平均溫度較低。同樣，此時由于出風(fēng)角度與機架形成角度過小，造成機架下部溫度反而高于機架上部，同時，由于風(fēng)速較大，部分冷風(fēng)已經(jīng)超過機架頂部，造成冷量損失。 7、 當(dāng)出風(fēng)角度在“18度及以下時，由于出風(fēng)角度與機架形成角度過小，造成機架下部溫度反而高于機架上部，同時，由于風(fēng)速較大，部分冷風(fēng)已經(jīng)超

11、過機架頂部，造成冷量損失。 通過以上測試，可以得出，出風(fēng)角度設(shè)在“42度”，出風(fēng)速度設(shè)在5.6M/S時，機架平均溫度最低，且機架上、中、下部溫度較均勻，出風(fēng)效果較理想。以下測試，都是按此設(shè)置進行。 3.4 按機柜功耗高低安裝主動送風(fēng)地板的效果 首先，對該機房所有機柜功耗、機柜進出風(fēng)溫度進行了測試，選取功耗TOP20機柜（3KW機柜以上）對應(yīng)位置安裝20塊主動送風(fēng)地板，安裝情況如下圖： 分別測試安裝主動送風(fēng)地板后對應(yīng)機柜在風(fēng)扇開啟前、后的機柜溫度。 機柜正面上部溫度對比： 機柜正面中部溫度對比： 機柜正面下部溫度對比： 機柜背部（出風(fēng)）溫度對比：

12、 所有機柜溫度對比： 從上圖可知，地板風(fēng)扇關(guān)閉時機柜溫度峰值明顯，風(fēng)扇開啟地板后溫度峰值明顯降低，既局部熱島有所緩解。但同時發(fā)現(xiàn)，未安裝主動送風(fēng)地板位置的機柜溫度卻有相反變化。 結(jié)論：按照機柜功耗對應(yīng)位置安裝主動送風(fēng)地板，能很好解決局部熱島問題，但機房溫度分布仍不夠均勻。 3.5 按機房冷通道均勻布置主動送風(fēng)地板的效果 一、現(xiàn)場安裝效果 在機房冷通道中，每隔2塊地板安裝一塊主動送風(fēng)地板，地板的出風(fēng)角度設(shè)在“42度”，出風(fēng)速度設(shè)在“M6”（即5.6M/S）檔，如下圖所示： 二、主動送風(fēng)地板風(fēng)扇開啟、關(guān)閉時的溫度對比 A列在主動送風(fēng)地板風(fēng)扇開啟、關(guān)閉時的溫

13、度對比： B列在主動送風(fēng)地板風(fēng)扇開啟、關(guān)閉時的溫度對比： 其他列的溫度分布情況同A、B列基本一致。 以下3張圖分別是機房所有機柜的上、中、下部在主動送風(fēng)地板風(fēng)扇開啟前后的溫度對比，由圖可以很直觀看到，風(fēng)扇開啟后，機柜上部溫度尖峰被削平，而機柜下部溫度有所上升，機房整體溫度得到較好的均衡。 下圖是部分典型機柜在主動送風(fēng)地板風(fēng)扇開啟前、后的機柜正面溫度分布情況，其中每個機柜都有2個柱形圖，左邊是主動送風(fēng)地板風(fēng)扇關(guān)閉狀態(tài)的機柜正面溫度分布，右邊是主動送風(fēng)地板風(fēng)扇開啟狀態(tài)的機柜正面溫度分布，可以很明顯看到，開啟主動送風(fēng)地板風(fēng)扇后，機架上、下部

14、溫度分布更加均勻，機架平均溫度有所降低。 下圖是機房所有機柜在主動送風(fēng)地板風(fēng)扇開啟、關(guān)閉時的背面（排風(fēng)）溫度對比。由圖也可以看到，機柜背面整體溫度沒有明顯變化，局部有升有降。 3.6 空調(diào)節(jié)能效果測試 以下表格為機房電表數(shù)值； 日期時間 空調(diào)電度表 24小時耗電量 說明 11月17日 10時整 1238571.9 5168.65 電表初始值 11月18日 10時整 1240023.7 5212.4 1495.55 空調(diào)設(shè)定溫度21℃下，24小時耗電量 11月19日 10時整 1241446.35 5251.9 1462.15 空

15、調(diào)設(shè)定溫度22℃下，24小時耗電量 11月26日 10時整 1251177.5 5520.8 電表初始值 11月27日 10時整 1252579.1 5560.9 1441.7 空調(diào)設(shè)定溫度23℃下，24小時耗電量 通過開啟主動送風(fēng)地板對機架溫度進行平均后，提高空調(diào)設(shè)定溫度后的能耗對比圖： 下面對典型機架在調(diào)整前（未開啟主動送風(fēng)、空調(diào)設(shè)定溫度為21℃）和調(diào)整后（開啟主動送風(fēng)、空調(diào)設(shè)定溫度分別為22℃、23℃）的溫度進行對比分析： 機房空調(diào)溫度上調(diào)至23度時。整體溫度與未開啟地板時機架正面上層溫度持平。 在保證機房設(shè)備安全的前提下，提高機房空調(diào)溫

16、度設(shè)定點后： 1、 空調(diào)設(shè)定溫度從21℃提升到22℃時節(jié)能2.23%，同時機架平均溫度略低于調(diào)整前，機架最高溫度低于調(diào)整前； 2、 空調(diào)設(shè)定溫度從21℃提升到23℃時節(jié)能3.6%，機架平均溫度略高于調(diào)整前，機架最高溫度仍低于調(diào)整前。 本次節(jié)能測試在11月中下旬進行，相比較夏天，節(jié)能效果有所減少。若在夏季高溫季節(jié)，節(jié)能率還有一定的提高。 第4章 主要創(chuàng)新點 將傳統(tǒng)地板下送風(fēng)的“靜壓箱出風(fēng)”方式，改為強制、可按需分配的主動送風(fēng)方式，不但解決了因機房空調(diào)送風(fēng)距離過長造成的送風(fēng)效果不理想問題，還能調(diào)節(jié)因機房各區(qū)域設(shè)備負荷不同造成的冷熱不均，使機房內(nèi)各區(qū)域溫度分布均勻，消除局部熱島現(xiàn)象。 同

17、時，不必為了滿足局部高溫區(qū)域的溫度要求而過分降低空調(diào)溫度設(shè)定點，使空調(diào)機的制冷效率有所提高，也減少了機房維護結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)進來的熱量。從而減少了整個機房的空調(diào)能耗。 第5章 實際應(yīng)用效果總結(jié) 通過在機房冷通道內(nèi)平均布置主動送風(fēng)地板，設(shè)置合理的出風(fēng)角度和速度，獲得了以下幾個成果： 1、 解決了由于地板下送風(fēng)距離過長、靜壓箱效果不理想等原因造成的局部熱島問題。 2、 原來過熱區(qū)域溫度下降明顯，而原來過冷區(qū)域溫度有所升高，機房溫度分布趨于均勻。 3、 由于機房溫度分布均勻，在保持原有機架工作環(huán)境的前提下，可將空調(diào)溫度設(shè)置工作點上調(diào)1~2℃，由此空調(diào)制冷效率得到提高，獲得一定的節(jié)能效果。 第6章

18、 其他說明 通過對本項目的相關(guān)研究測試，表明在采用地板下送風(fēng)的機房，應(yīng)用地板主動送風(fēng)系統(tǒng)，能較好地解決送風(fēng)距離過遠、溫度分布不均、局部熱島等問題。同時，在滿足機房局部較熱區(qū)域溫度要求下，可適當(dāng)提高機房空調(diào)的溫度設(shè)定點，具備一定的節(jié)能效果。 在具體工程實施中，可采用以下二種方案： 一、如果只是出現(xiàn)極少量的局部熱島問題，只需在對應(yīng)位置安裝適當(dāng)數(shù)量的主動送風(fēng)地板，并調(diào)整出風(fēng)角度和風(fēng)速，即能較好地達到消除局部熱島效果。 二、對于存在較多局部熱島問題，或溫度分布嚴重不均的機房，可在機房冷通道均勻安裝主動送風(fēng)地板，并設(shè)定合適的出風(fēng)角度和速度，使機房溫度分布均勻。 該主動送風(fēng)地板尺寸同普通防靜電地板完全一致，不需破壞整體地板結(jié)構(gòu)，可直接更換，施工簡單，施工過程不影響機房整體環(huán)境。 當(dāng)出現(xiàn)個別地板風(fēng)機故障時，該故障地板仍具備原普通地板出風(fēng)口的出風(fēng)效果，對機房整體影響較小。 浙江移動商業(yè)機密 第25頁 共25頁