高热密度通信机房的空调解决方案clgt.docx

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1、高热密度度通信机机房的空空调解决决方案摘要：针针对通信信机房建建设中的的高热密密度问题题，结合国国内外经经验，提提出优化化的空调调解决方方案。关键词：高热密密度 通信机机房 空调Absttracct：FFor higgh hheatt deensiity proobleeminn coommuuniccatiionss rooom, ittopttimiizessairr coondiitiooninng ssoluutioons witth hhomee annd aabrooad expperiiencces.Keywwordds：Higgh hheatt deensiityCCommmu

2、niicattionn rooomAirr coondiitiooninng0 前言言随着通信信设备的的迅猛发发展，通通信机房房建设中中出现了了高热密密度问题题。这个问问题的出出现与电电子计算算机本身身以及集集成化程程度的发发展变化化密切相相关。应用高高密度信信息技术术设备如如刀片服服务器可可使每个个机柜的的功率达达到200kW以以上，这这种负荷荷大大超超出了一一般机房房的散热热能力，不可避免的带来了机房局部的高散热量，以及局部温度的急剧升高。这就对通信机房空调设计提出了更高的技术要求，和过去单纯追求机房内环境温度的降低不同，高热密度通信机房的发展强调有效地带走每个设备的散热量。1 高热热密度

3、机机柜的散散热需求求如何有效效地带走走每个高高热密度度机柜的的散热量量是高热密密度通信信机房空空调解决决方案的的核心问问题。（本文中中，“高热密密度机柜柜”指功率率超过33kW的的机柜，因因为3kkW相当当于目前前通信机机房平均均散热能能力范围围的上限限。）例如安装装刀片服服务器的的机柜，其其进风口需要要大约111800L/ss的冷空空气（以以排出的的空气温温度升高高11的常用用值计算算），从从机柜后后部也要要排出相同数数量的热热空气。无无论空调调系统能能否提供供这么多多的冷空空气，机机柜都要要吸入这这么多空空气。如如果不能能为机柜柜提供这这么多的的冷空气气，机柜柜中的设设备就会会吸入自自己排

4、出出的热空空气（或或相邻机机柜排出出的热空空气），导导致设备备过热。因此，要要达到高高热密度度机柜所所需的散散热性能能需要三个关键键要素：（1） 使机柜排排出的热热空气远远离设备备的进风风口，以以保证进进风的冷度度；（2） 为机柜提提供足量量的冷空空气，从从机柜中中排出等等量的热热空气；（3） 以冗余和和不间断断的方式式提供冷冷却功能能。2 空调调解决方方案针对上述述高热密密度机柜柜散热需需求的三三个关键键要素，下面几节将逐一提出空调解决方案。2.1使使机柜排排出的热热空气远远离设备备的进风风口，以以保证进进风的冷度度。除极少数数情况以以外，绝绝大多数数高热密密度机柜柜的设计计为从前前面吸入入

5、冷空气，从从后面排排出热空气。假假如机柜都朝向向一个方方向排列列，则第第一排机机柜排出的的热空气气在通道道中将和和冷空气或或环境空气气相混合合，然后后进入到到第二排排机柜。图1显示的的就是这种种布置。由于空气连续通过各排机柜，设备的进风口空气注定是较热的。图1 热热通道和和冷通道道没有隔隔开的机机柜布置置为使机柜柜排出的的热空气气远离设设备的进进风口，以以保证进进风的冷度度，最佳作法是是将机柜面对对面、背背对背的的形式布布置，形成冷冷、热通道道相间隔隔的状态态，如图2所示。使使机柜的的前面朝朝向冷通通道吸入入冷空气，而而热空气气将被排排出到不含含冷空气气风口的的热通道道中。图2 热热通道和和冷

6、通道道隔开的的机柜布布置为了更加加有效地地隔离冷冷、热空空气，机机柜中任任何未装装满组件件的垂直直空间均均需安装装消隐挡挡板。因因为组件件之间的的垂直空空隙会引引起气流流混流，在在这些空空隙装上上消隐挡挡板就可可阻挡热热空气的的回流。图3 安安装挡板板对服务务器进气气口温度度的影响响2.2为为机柜提提供足量量的冷空空气，从从机柜中中排出等等量的热热空气。每个高热热密度机机柜均需需要大量量的冷空空气来带带走设备备产生的的散热量量，如何何将冷空空气均匀匀的送到到每个高高热密度度机柜的的进风口，如何何将机柜柜排出的的热空气气准确的的回收至至空调机机，这是是提供足足量冷空空气的关关键点。空调机与与机柜

7、之之间输送送空气有有以下三三种基本本形式：开启方方式、局局部管道道方式、全全管道方方式。所谓开启启方式，即即空调机机和机柜柜直接从从房间吸吸入或排排出大量量空气，中中间不用用任何专专门的管管道来引引导。所所谓局部部管道方方式，即即通过管管道送风风或回风风，通风风口位于于靠近机机柜处。而而全管道道方式中中，空气气直接通通过管道道进出机机柜。以上三种种方式，都都可用在在送风路路线和回回风路线线上，能能形成多多种气流流组织形形式的组组合。其中开启启方式送送风（例例如常用用的风帽帽上送风风）系统统简单、安安装成本本低，但但送风气气流组织织与空气气流动特特性相矛矛盾，使使房间下下部温度度偏高，且且难以阻

8、阻止冷热热空气混混合、难难以将冷冷空气均均匀的送送到每个个机柜的的进气口口等，因因此，对对于高热热密度通通信机房房，不推推荐使用用。而全管道道方式送送风需配配合带有有垂直气气流配送送装置的的专用机机柜，很很少使用用。因此，高高热密度度通信机机房中常常用的气气流组织织形式为为局部管管道方式式送风与与三种方方式回风风的组合合。（如如图4、图图5所示示）图4 活活动地板板机房中中常用的的气流组组织形式式图5无活活动地板板机房中中常用的的气流组组织形式式图4、图图5中的的气流组组织形式式，越往往右，冷冷却能力力越强，但但管道系系统越复复杂，空空调系统统的成本本和复杂杂性都在在提高。根据机房房的特点点和

9、高热热密度的的程度，选选择适合合的气流流组织形形式，是是为机柜柜提供足足量冷空空气的保保证。活动地板板下送风风方式将将冷空气气从下部部送出，气流组织与空气流动特性一致，容易得到好的空调效果，且地板下的空间比风管断面面积要大许多，这就形成了静压箱，使送风更均匀，同时，可在一定范围内移动风口的位置，以获得合适的送风口温度，而风管上送风要做到这点甚为困难。因此，对于高热密度通信机房，优先推荐使用活动地板下送风方式。在有足够够平均冷冷却能力力，但却却存在高高热密度度机柜造造成热点点的场合合，可通通过采用用有风扇扇辅助的的设备改改进机柜柜内的冷冷却负荷荷。这种种设备可可改善气气流，并并使每一一机柜的的冷

10、却能能力提高高3kWW到8kkW。这这些设备备，如空空气分配配单元（AADU）和和空气迁迁移单元元（ARRU）可可有效地地从邻近近空间“盗取”冷空气气。（如如图6）图6安装装ARUU和ADDU的机机柜2.3以以冗余和和不间断断的方式式提供冷冷却功能能。空调机单单元在计计划中或或计划外外的宕机机期间，机机柜依然然保持持持续运行行。这就就意味着着冷却功功能必须须是冗余余的任何单单个空调调机单元元关闭时时，仍能能保持足足够的冷冷却功能能。常见见的做法法是空调调机单元元采用NN1备备份，且且多个空空调机单单元共享享一个垫垫高活动动地板空空间或压压力通风风装置。这这些装置置将所有有空调机机单元的的冷空气

11、气输出汇汇总在整整个空气气分配系系统中提提供均衡衡的压力力，以保保证任何何一台空空调机单单元停止止运行的的情况下下满足冷冷空气的的供给。不间断空空调的概概念在高高热密度度通信机机房中同同样受到到挑战，常常规通信信机房的的空调系系统通常常从备用用发电机机获得备备份电力力，发电电机启动动延迟是是可以接接受的，因因为失去去5220秒（发发电机启启动需要要的时间间）的制制冷和冷冷空气供供给引起起的温度度升高只只有大约约1。但是是，在每每个机柜柜18kkW高热热密度散散热的情情况下，气气温在发发电机启启动延迟迟过程中中会升高高8330，这是是不可接接受的。因此在高热密度通信机房中，根据通信设备的重要性，

12、且在经济许可的条件下，空调机的室内、外风扇和压缩机应接入不间断电源系统（如EPS等），以保证空调机的基本制冷功能是持续不间断运行的。2.4方方案小结结经过分析析，对于于高热密密度通信信机房，可可采用下下列优化化方案：（1）将将机柜面对对面、背背对背的的形式布布置，形成冷冷、热通道道相间隔隔的状态态。（2）机机柜中任任何未装装满组件件的垂直直空间均均需安装装消隐挡挡板。（3）根根据机房房的特点点和高热热密度的的程度，选选择适合合的气流流组织形形式。优优先推荐荐使用活活动地板板下送风风方式。（4）在在有足够够平均冷冷却能力力，但却却存在高高热密度度机柜造造成热点点的场合合，可通通过采用用有风扇扇辅

13、助的的设备改改进机柜柜内的冷冷却负荷荷。（5）空空调机单单元采用用N11备份，保保证冷却却功能必必须是冗冗余的。（6）根根据通信信设备的的重要性性，且在在经济许许可的条条件下，空空调机的的室内、外外风扇和和压缩机机应接入入不间断断电源系系统（如如EPSS等）。通过上述述具有针针对性的的优化后后，可提高机机房空调调效率，解解决日趋趋严重的的高热密密度问题题。3 超高高热密度度机房空空调解决决方案当机房的的功率密密度超过过5kWW/m22时，采采用传统统方式的的精密专用用空调机机组作为为空调机机单元已已经不能能满足机机房散热热的需求求。本文文中，将将此类机机房称为为超高热热密度机机房。超高热密密度

14、机房房的空调调解决方方案不是是本文的的重点，仅仅作简单单介绍。常见的超高热密度机房空调解决方案有：XD高热密度解决方案、ACS机柜冷却系统解决方案等。XD高热热密度解解决方案案，即空空调风机机盘管安安装在机机柜冷通通道正上上方，从从两侧的的热通道道吸入热热空气，制制冷处理理后直接接送至冷冷通道（如如图7）。此方案能使冷、热空气形成良好的强制循环。图7XDD高热密密度解决决方案ACS机机柜冷却却系统解解决方案案，即采用用一个集集成有冷冷却、供供电、防防火和安安全系统统的自治治柜系统统。冷却却单元位位于机柜柜内，热热空气可可在集成成的冷却却单元内内处理而而不排放放到柜外外，这样样可保证证向机柜柜内

15、设备备供应冷冷空气的的最大有有效性（如如图8）。图8 ACSS机柜冷冷却系统统解决方方案4 结束束语据美国AAPC预预测：十年前前，机房房空间大大小是限限制通信设设备装机机容量的的关键因因素；今今天，电电力供应应成为了了限制通通信设备备装机容容量的瓶瓶颈，而而十年后后，设备备散热将将成为限限制通信信设备装装机容量量的最大大难题。因此，针针对通信信机房日日趋突出出的高热热密度问问题，必必须变革革思路，从从过去单单纯追求求机房内内环境温温度的降降低，发发展为强强调有效效地带走走每个设设备的散散热量，并建立一系列有效效、安全全、经济济的空调调解决方方案。参考文献献1 Neiil RRasmmusss

16、en. Poowerr annd CCoollingg foor UUltrra-HHighh Deensiity Raccks andd Blladee Seerveers. Ammeriicann Poowerr Coonveersiion (APPC)RRev 20005-42 Petter Hannnaffordd. Teen CCoollingg Sooluttionns tto SSuppportt Hiigh- Deensiity Serrverr Deeplooymeent. Ammeriicann Poowerr Coonveersiion (APPC)RRev 20004-00