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冷通道隔离在改善数据中心机房局部热点中的应用研究

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叶宁

摘要：随着社会经济和科学技术的发展，数据中心的功耗也是与日俱增。调查显示，空调系统的用电量已占到机房电量总支出的一半以上，可见机房空调及其送风系统的研究优化已迫在眉睫。本文结合过往经验，对于冷通道隔离在改善数据中心机房局部热点中的应用进行研究和分析，以供参考。

关键词：冷通道;机房温度;研究分析

：TU831：A：1671-2064（2019）18-0066-02

因为it设备的特殊性，因此维持数据中心机房内的温度十分重要，虽然近年来在不断研究数据中心机房的降温措施，但局部热点的问题仍然存在，若长久得不到解决势必会造成安全隐患。机房安全可靠所要达到的目标是将机房因局部热点而导致的设备损坏率降低至零故障率。高效节能是在取得安全可靠目标的同时，使制冷系统更佳高效运行，能耗成本降低，降低PUE指标。很多数据中心机房内局部区域设备安装量已突破了原设计水平，机房内局部区域热点与冷点频现，热点多造成机房存在较大的安全隐患，冷点会导致高耗能，尤其在夏季高温环境条件下，机房运行状况面临着极大的考验。文章以上海某中心机房为例，经过实地调查后使用cfd6sigma软件参照该机房进行三维数据模型的构建，通过该数据模型模拟出机房内温度及气流的分布情况，并找出温度较高的区域。将模拟出的结果与实地调查的数据进行对比，发现并无较大差别。然后在该三维数据模型上进行机房内部的冷热通道隔离模拟，研究冷热通道隔离对于改善数据中心机房内部热点以及功耗的问题，并将研究结果付诸行动。

1温度对数据中心机房的影响

机房的作用在于安装和保护it设备。it设备是由半导体组件、各种元器件和晶体管组成，其本身非常脆弱，对于温度的变化也非常敏感，温度过高或过低都有可能对设备中的零件造成损坏，因此一定要保证it设备运行环境的稳定。根据目前国内控制数据中心机房温度的手段来看，空气调节是最常用的一种，为了保证机房里的设备正常运行，对于温度的要求是有明确规定的。

数据中心机房设计标准按照机房功能性的不同都有对应的级别，从高到低按照a、b、c排列，在机房系统正常运行的情况下，a级机房23±1℃，b级机房23±1℃，c级18-28℃。

温度是保障机器能够稳定运行的基本条件之一，温度过高或过低对于it设备性能影响非常大，比如电脑主机的硬盘，温度一旦超过60℃会导致电脑不断蓝屏死机，cpu等其它零件同样如此，由此可见一定要确保it设备的运行温度。当数据及房中的温度超过规定范围10℃左右时，会使设备的性能下降至原来的四分之三左右，随时会引起系统瘫痪，造成不必要的损失。因此将环境温度保持在一定范围内就显得很重要。夏季时应将温度控制在规定范围的偏上限，冬季反之即可[1]。

2冷通道隔离在改善数据中心机房局部热点中的应用研究

随着社会经济和科学技术的不断发展，我国数据中心机房的数量也是直线上升，在实际使用中根据机房功率的不同可以将机房分为大、中、小三类。其中中小型数据机房的数量最多，达到80%以上，但大多数因成本及空间限制，其设计方式仍然比较传统，与大型数据机房相比在绿色节能方面略显不足，因此，以中小型数据机房作为研究对象，对绿色节能方面进行优化和改善，更能突出问题的重点，也方便针对问题进行分析和研究。

2.1项目概况

该数据中心机房级别为中小型，长宽高分别为17m、14.2m、3.44m，面积约240m2，使用cfd6sigma软件根据该数据中心的实际情况构建机房对应的数据模型，机房内部主要由空调、机柜高架地板、配电柜、服务器等几个部分组成，根据模型显示，机房中配有5台p2070机型的精密空调为机房提供制冷，该类型的精密空调是当前数据中心机房制冷的主流空调之一。

空调的送风方式仍然比较传统，采用的是下送风上回风的方式。机房内有84台机柜，每两台机柜为一组，采取背对背的形式进行排列，7组为一列，共6列，这种排列方式也是国内数据中心机房常见的机柜排列方式。根据这种排列形式形成的冷热通道，能够有效控制数据中心机房内的冷热气流混合程度，避免对制冷效果造成影响。机房内的所有机柜同时运行的平均功率约为3.4kw，也是比较常见的一个功率配置。

2.2室内负荷和配置

根据该数据中心机房的配置，可以计算出室内的总负荷。计算方式如下：

该中小型数据中心机房内有84台机柜，每台机柜按平均3.4kw额定功率计算，则IT设备总负荷为84*3.4=286kw，根据同时使用系数、利用系数以及负荷工作均匀系数这三者功耗转化为热能的计算方式，取值0.8，则it设备的总负荷为286*0.8=229kw。机房内围护结构和照明热负荷根据现场实际估算按每平米120w计，则机房环境热负荷240*0.12=29kw。（关于环境负荷：数据中心机房一般是没