一种新型的数据机房气流组织优化方案.doc

《一种新型的数据机房气流组织优化方案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种新型的数据机房气流组织优化方案.doc（25页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、中国移动通信集团浙江有限公司项目结题报告 项目名称 一种新型的数据机房气流组织形式 项目第一负责人 项目组成员 申请单位 网络部 联系电话 通讯地址 邮政编码 中国移动浙江公司 2010年 11 月目 录=目录1第1章 项目背景31.1 机房局部区域过热问题31.2 机房PUE值较高问题3第2章 项目特点和功能描述4第3章 项目主要内容43.1 传统机房送风方式存在的局限性分析53.2 采用主动式送风地板的机房气流组织形式63.3 送风角度、送风速度对机架进风侧温度的影响73.4 按机柜功耗高低安装主动送风地板的效果133.5 按机房冷通道均匀布置主动送风地板的效果163.6 空调节能效果测试

2、24第4章 主要创新点26第5章 实际应用效果总结26第6章 其他说明27第1章 项目背景通信业务大规模的发展，设备单位能耗的大幅提高，造成了通信和数据机房存在的迫切需要解决的两大突出问题：1.1 机房局部区域过热问题通常一些重要的关键业务处理设备，其信息处理量和处理速度要求高，设备集成度高，单个机柜的发热量大。由于机房设备安装不均衡，局部区域大功率设备安装集中，造成这些设备难以得到足够的制冷送风量，形成机房局部区域过热，威胁通信设备的可靠运行，甚至造成个别设备因过热而宕机等严重问题。为解决机房内局部区域热负荷较大、局部制冷量不足问题，曾经采用降低空调回风温度设定点、增加机房专用空调、布置轴流

3、风机加强对流等措施，但同时也带来空调负荷增加，浪费电能的问题。1.2 机房PUE值较高问题当前评估机房能耗水平的通用指标是采用PUE值（机房总功耗/通信设备功耗）。为解决机房内局部区域热负荷较大、局部制冷量不足问题，曾经采用降低空调回风温度设定点、增加机房专用空调、布置轴流风机加强对流等措施，以满足该部分设备的正常运行。但同时也带来空调能耗增加，造成机房PUE值较高。第2章 项目特点和功能描述采用具备定向定量送风功能的主动地板送风系统，同时具备自动调节功能，根据机房场地和机柜布置情况配备标准规格主动送风地板，实现设备冷量按需分配，消除机房局部热岛问题，使机房温度场分布均匀。主要特点是：地板出风

4、口的出风角度、出风量可按照设备机架所需制冷量的不同进行调节。第3章 项目主要内容本项目选择萧山9层IDC机房作为试验机房。机房面积约300平方米，机房呈长方形，共安装7列设备，设备采用冷热通道布局，共安装4台机房专用空调。由于该机房启用时间较早，机房内设备分布不均匀，空调送风距离较长（达到近20米），属于典型的存在较严重局部热岛的问题机房。如下图：针对机房局部热岛问题，曾经采取过一些措施，比如增加轴流风机加强机房空气对流，在距离机房专用空调的远端增加普通空调进行局部制冷等，虽然缓和了局部热岛问题，但解决不彻底，同时带来了能耗增加的问题，不符合当前节能减排的宗旨。3.1 传统机房送风方式存在的局

5、限性分析一般数据机房采用的传统机房制冷解决方案绝大多数为普通机房专用空调，并采用地板下送风方式实现机房设备冷却。这种地板下送风方式存在的明显的局限性：1) 空气泄漏存在于地板的间隙、电缆孔、机柜内没装设备的空间，空调设备送出的部分冷空气没有参加有效的换热直接回到了机房空调。2) 由于地板下的阻碍物、多台机房空调的机外余压不平衡，使静压箱效果不理想。3) 机房出现严重的冷热不均问题，其原因来自两个方面：一是在大跨度机房中，机房专用空调远距离送风能力有限；二是设备热负荷不均匀分布造成严重的局部热岛现象。4) 仅能满足最大每个机柜34kW的功率密度，不能适应刀片式服务器机柜等高密度发热机柜的散热要求

6、，局部“热岛”问题难以有效解决。3.2 采用主动式送风地板的机房气流组织形式在机房冷通道安装主动式送风地板，送风速度、角度可调，将地板下的冷风按需、均匀地送至设备机柜的进风侧，从而达到消除机房局部热岛现象。本研究项目对主动送风的角度、送风速度、出风口布置及空调节能情况进行了详细的测试。为了记录机房温度分布情况，我们在每个机柜正面（设备进风侧）的上、中、下部分别安装3个数字温度计，在机柜背面（设备出风侧）中部安装1个数字温度计，实际安装效果如下图：机架正面上部温度测点机架正面温度显示区机架正面中部温度测点机架正面下部温度测点机架背面温度计安装位置：机架背面温度测点3.3 送风角度、送风速度对机架

7、进风侧温度的影响一、调速档位与出风速度的关系：本次测试档位与风速关系中，机架与主动送风系统之间相隔40CM。由于实际现场可能会与测试位置不一至。可做适当调整。 二、不同出风速度、出风角度对机架温度的影响： 以下是不同出风角度、出风速度时机架的温度分布情况：1、 当出风角度在“66度”、出风速度在5.6M/S位置时，机架的上、中、下温度比较均匀，平均温度较低。2、 当出风角度在“58度”、出风速度在6.8M/S位置时，机架的上、中、下温度比较均匀，平均温度较低。3、 当出风角度在“50度”、出风速度在5.6M/S位置时，机架的上、中、下温度比较均匀，平均温度较低。4、 当出风角度在“42度”、出

8、风速度在5.6M/S位置时，机架的上、中、下温度比较均匀，平均温度较低。5、 当出风角度在“34度”、出风速度在6.1M/S位置时，机架的上、中、下温度比较均匀，平均温度较低。但此时由于出风角度与机架形成角度过小，造成机架下部温度反而高于机架上部，同时，由于风速较大，部分冷风已经超过机架顶部，造成冷量损失。6、 当出风角度在“26度”、出风速度在6.6M/S位置时，机架的上、中、下温度比较均匀，平均温度较低。同样，此时由于出风角度与机架形成角度过小，造成机架下部温度反而高于机架上部，同时，由于风速较大，部分冷风已经超过机架顶部，造成冷量损失。7、 当出风角度在“18度及以下时，由于出风角度与机

9、架形成角度过小，造成机架下部温度反而高于机架上部，同时，由于风速较大，部分冷风已经超过机架顶部，造成冷量损失。 通过以上测试，可以得出，出风角度设在“42度”，出风速度设在5.6M/S时，机架平均温度最低，且机架上、中、下部温度较均匀，出风效果较理想。以下测试，都是按此设置进行。3.4 按机柜功耗高低安装主动送风地板的效果首先，对该机房所有机柜功耗、机柜进出风温度进行了测试，选取功耗TOP20机柜（3KW机柜以上）对应位置安装20块主动送风地板，安装情况如下图：分别测试安装主动送风地板后对应机柜在风扇开启前、后的机柜温度。机柜正面上部温度对比：机柜正面中部温度对比：机柜正面下部温度对比：机柜背

10、部（出风）温度对比：所有机柜温度对比：从上图可知，地板风扇关闭时机柜温度峰值明显，风扇开启地板后温度峰值明显降低，既局部热岛有所缓解。但同时发现，未安装主动送风地板位置的机柜温度却有相反变化。结论：按照机柜功耗对应位置安装主动送风地板，能很好解决局部热岛问题，但机房温度分布仍不够均匀。3.5 按机房冷通道均匀布置主动送风地板的效果一、现场安装效果 在机房冷通道中，每隔2块地板安装一块主动送风地板，地板的出风角度设在“42度”，出风速度设在“M6”（即5.6M/S）档，如下图所示： 二、主动送风地板风扇开启、关闭时的温度对比A列在主动送风地板风扇开启、关闭时的温度对比：B列在主动送风地板风扇开启

11、、关闭时的温度对比：其他列的温度分布情况同A、B列基本一致。以下3张图分别是机房所有机柜的上、中、下部在主动送风地板风扇开启前后的温度对比，由图可以很直观看到，风扇开启后，机柜上部温度尖峰被削平，而机柜下部温度有所上升，机房整体温度得到较好的均衡。下图是部分典型机柜在主动送风地板风扇开启前、后的机柜正面温度分布情况，其中每个机柜都有2个柱形图，左边是主动送风地板风扇关闭状态的机柜正面温度分布，右边是主动送风地板风扇开启状态的机柜正面温度分布，可以很明显看到，开启主动送风地板风扇后，机架上、下部温度分布更加均匀，机架平均温度有所降低。下图是机房所有机柜在主动送风地板风扇开启、关闭时的背面（排风）

12、温度对比。由图也可以看到，机柜背面整体温度没有明显变化，局部有升有降。3.6 空调节能效果测试以下表格为机房电表数值；日期时间空调电度表24小时耗电量说明11月17日 10时整1238571.95168.65电表初始值11月18日 10时整1240023.75212.41495.55空调设定温度21下，24小时耗电量11月19日 10时整1241446.355251.91462.15空调设定温度22下，24小时耗电量11月26日 10时整1251177.55520.8电表初始值11月27日 10时整1252579.15560.91441.7空调设定温度23下，24小时耗电量通过开启主动送风地板

13、对机架温度进行平均后，提高空调设定温度后的能耗对比图：下面对典型机架在调整前（未开启主动送风、空调设定温度为21）和调整后（开启主动送风、空调设定温度分别为22、23）的温度进行对比分析：机房空调温度上调至23度时。整体温度与未开启地板时机架正面上层温度持平。在保证机房设备安全的前提下，提高机房空调温度设定点后：1、 空调设定温度从21提升到22时节能2.23%，同时机架平均温度略低于调整前，机架最高温度低于调整前；2、 空调设定温度从21提升到23时节能3.6%，机架平均温度略高于调整前，机架最高温度仍低于调整前。本次节能测试在11月中下旬进行，相比较夏天，节能效果有所减少。若在夏季高温季节

14、，节能率还有一定的提高。第4章 主要创新点将传统地板下送风的“静压箱出风”方式，改为强制、可按需分配的主动送风方式，不但解决了因机房空调送风距离过长造成的送风效果不理想问题，还能调节因机房各区域设备负荷不同造成的冷热不均，使机房内各区域温度分布均匀，消除局部热岛现象。同时，不必为了满足局部高温区域的温度要求而过分降低空调温度设定点，使空调机的制冷效率有所提高，也减少了机房维护结构传导进来的热量。从而减少了整个机房的空调能耗。第5章 实际应用效果总结通过在机房冷通道内平均布置主动送风地板，设置合理的出风角度和速度，获得了以下几个成果：1、 解决了由于地板下送风距离过长、静压箱效果不理想等原因造成

15、的局部热岛问题。2、 原来过热区域温度下降明显，而原来过冷区域温度有所升高，机房温度分布趋于均匀。3、 由于机房温度分布均匀，在保持原有机架工作环境的前提下，可将空调温度设置工作点上调12，由此空调制冷效率得到提高，获得一定的节能效果。第6章 其他说明通过对本项目的相关研究测试，表明在采用地板下送风的机房，应用地板主动送风系统，能较好地解决送风距离过远、温度分布不均、局部热岛等问题。同时，在满足机房局部较热区域温度要求下，可适当提高机房空调的温度设定点，具备一定的节能效果。在具体工程实施中，可采用以下二种方案：一、如果只是出现极少量的局部热岛问题，只需在对应位置安装适当数量的主动送风地板，并调整出风角度和风速，即能较好地达到消除局部热岛效果。二、对于存在较多局部热岛问题，或温度分布严重不均的机房，可在机房冷通道均匀安装主动送风地板，并设定合适的出风角度和速度，使机房温度分布均匀。该主动送风地板尺寸同普通防静电地板完全一致，不需破坏整体地板结构，可直接更换，施工简单，施工过程不影响机房整体环境。当出现个别地板风机故障时，该故障地板仍具备原普通地板出风口的出风效果，对机房整体影响较小。