1、1. 机房制冷分析1) IT 设备对于运行环境的要求查看主流的机架式服务器，我们可以发现 IT 设备对于运行环境的要求是比较宽的，例如：运行温度范围 535 度，运行相对湿度范围最大 1090%无冷凝，电压范围是 90-264V，47-63HZ。不同的设备有不同的具体要求。同时也提出建议，比如，温度超过 30 度可能会引起可用性降低。海拔高度每上升 300 米，温度范围降低 1 度。同时 1 小时内温度变化范围要求不超过 3 度。2) IT 设备的气流路径IT 设备的散热基本上都采用内部安装轴流风机的风冷模式，而绝大多数的IT 设备如机架式服务器都是采用前部吸入冷空气，后部排除热空气的散热路径
2、。如图个别产品如 Cisco 机架式交换机要求从侧面进风，侧面排风。这就要求配备特别的侧送风附件，将前进风变成侧进风。如 APC 的侧送风附件 SADU。因此，制冷系统的气流路径设计，必须配合和满足特定的 IT 设备的要求，一个单一的方案很难完美的解决机房内所有的 IT 设备的散热要求。对于特别的 IT 设备的散热要求必须采用必要的附件或辅助措施。某些时候需要采取分区布局，分区制冷的模式。3) 风量与发热量 KW 的关系风机的选择和风道的设计对机架式IT 设备来讲是非常重要的。大部分机架式 IT 设备内部采用的风机所提供的风量满足温升 T=11，T为 IT 设备进出风口的温度差。而刀片式服务器
3、允许的最大温升T=20，部分其他 IT 设备允许的温升 T=15。根据空气的比热，我们可以得到下面的公式：热量(KW)=1.21T （）风量(m/s)计算得到下面的结果：1KW 热负荷需要的风量CFM M3/小时 M3/ST=11 159.2 270.5 0.075T=15 116.7 198.4 0.055T=20 87.5 148.8 0.041因此，制冷系统的设计就是按照机柜或机柜排内 IT 设备的总计发热量提供相应的冷风量。并保证将需要的冷风量按照合理的路径送入到机柜内。4) IT 设备制冷的真实要求动态制冷上面我们看到对应于固定的发热量需要提供一个固定的送风量。但是，IT设备的发热量
4、是在动态变化的，当服务器系统按照用户业务的要求被加载某种应用或计算时，CPU 的利用率升高到 3060（虚拟化技术时甚至可达80），这个时候服务器的耗电量升高，发热量升高，服务器内部的风扇提高旋转速度以提供更多的冷风量，这就要求制冷系统也要随即提供更多的冷风量。我们可以发现，由于 IT 系统在每个月、每年甚至每天 24 小时内的应用不同，耗电量和发热量在不断的发生动态变化，这就要求制冷系统能够监测这种发热量变化，并根据需要提供动态的风量，从而提供动态的制冷量，实现动态制冷。如果采用固定送风量的模式，我们会发现要么提供的风量太多超出 IT 设备的需求，造成冷风量的流失和冷热空气的混合，降低制冷系
5、统的效率。要么提供的风量不足，造成服务器必须从空间中抓取其他的热风混合后吸入服务器内部，使得进风口温度升高，导致出风口温度升高，降低了服务器的制冷冗余和可用性。固定送风量最终会由于 IT 设备发热量的变化造成设备进风口温度波动，而频繁的波动和热冲击会降低服务器的寿命和性能。综上所述，针对本项目要求的平均 3KW/机柜的设计要求，我们发现，采用可自动调节、自适应的可预测的动态制冷解决方案是最合适的。2.水平送风和地板下送风1). 气流路径空调和 UPS 电源一样是能量变换和传送设备。UPS 电源是通过电源线将电能传送到负载去的，电能传送的介质是导线。如果一台 UPS 电源后端不接任何电线到负载，
6、则该台 UPS 实际输出功率为零。空调是通过一定的路径将冷空气送入 IT 设备内部，将冷量传送给负载，带走热量，变成热空气后回流到空调顶部，冷量传送的介质是空气。如果一台空调产生的冷气流并不经过 IT 设备就直接回流到到空调顶部，空气流短路，我们会认为该空调的实际制冷量为零，压缩机不会工作（或很长时间才工作一会儿）。分析制冷系统是否合理，有两个重要的因数： 气流配送路径。是否能将冷空气送到 IT 设备内部。 空调系统的额定制冷能力。是否满足热负荷的需求。而其中气流配送的路径和有效性是制冷系统最为关键的问题。目前计算机房制冷系统从应用模式上来讲，主要分为两大类制冷系统： 机房大环境制冷系统（上下
7、送风）。 机柜微环境制冷系统（水平送风）。这两类系统本身从制冷技术角度讲没有任何区别，均采用氟里昂，风冷，水冷，或冷冻水等，最大的区别在于气流配送路径。2). 下送风还是水平送风多种数据和现场测试以及用户实践表明，下送风空调在良好的机房和物理条件下（高架地板 40cm 以上，地板下无走线槽和阻碍，打孔地板通风率25，打孔门机柜通风率高达 65以上，机柜冷热通道布局，回风通畅等），打孔地板的出风风速为 2m/s。可以计算出 1 块打孔地板（通风率 25）平均能够提供的风量0.6m0.6m25%2m/s3600=648m 3/小时，参照上面的计算表格，假定进出风温差 T=11，则 1 块打孔地板能
8、够提供的制冷能力为 648/270=2.4KW。这样为保证平均每机柜最多 5KW 的散热要求，必须在每个机柜前部安装配置 2 个打孔地板，而且前提条件是机房物理条件满足上面的要求。而这样做，很明显，每排机柜前面冷通道的宽度为 1.2-1.8 米，降低了机房实际能够安装的机柜数量。而如果提高打孔地板出风风速到 34m/s，又会造成冷风直接上吹到天花板，不能全部进入机柜。如果采用通风率为 50的格栅地板，又会造成每个出风口的风速和风量严重不均衡，很难保证每个机柜得到的实际风量。那么除了下送风模式以外，另外一种送风方案就是采用机柜排级别的水平送风模式解决方案，可提供每个机柜 5KW 以上的散热能力，
9、该方式对高架地板、天花板、机柜等没有特别的要求，适应性非常好，可用性很高，已经被实践证明是目前最好的高密度机柜散热解决方案。水平送风示意图如下所示：根据上面的分析，我们决定采用可控制机柜进风口温度的、可自动调节送风量的、水平送风的动态制冷解决方案。3. 机房行级精密空调产品介绍InRow RD 系列精密空调是施耐德电气信息技术（中国）有限公司针对机房不可预测的环境提供的可预测的制冷解决方案。尺寸、灵活性和功能性-InRow RD 的每一个方面都经过精心设计，是典型服务器机房装备的有益补充，它可以随增长进行扩展，使您可以放心地进行高密度部署。这种节能型设备采用划时代的 Close Coupled
10、 Cooling（紧靠热源的制冷）设计，这也正是它可以轻松扩展的原因。InRow RD 并不是位于一排机架的末端或孤立的制冷区域，而是可以直接捕获 IT 设备排出的热气，从而提高了制冷效果的可预测性。设备具有诸多节能功能，例如变速风扇、容量调节以及基于行的布局，这一切都有助于降低运营成本。其主要参数指标如下：常用压缩机类型 前后转动 送风方式 水平制冷量 049KW（按需供冷）风量 2170.96 升/秒（7815m 3/小时）冷凝泵容量 0.000 升/秒输入额定输入电压 380 (3PH),400 (3PH) 输入频率 50 Hz 设备安装有效高度 42U 输入端子类型 Hard Wire 4-wire (3PH + G)通讯与管理控制面板 多功能液晶显示器状态管理控制台。 有声报警 Audible and visible alarms prioritized by severity 物理指标高 1991.00 mm 宽 600.00 mm 深 1070.00 mm 净重 367.27 KG 运输重量 429.55 KG 运输高度 2166.00 mm 运输宽度 850.00 mm 运输长度 1137.00 mm 颜色 黑色 相符性管理机构认证 cUL Listed,CE,加拿大工业标准,列出的 UL,VDE 标准质保 1 年
