02中国电信IDC机房设计规范宣贯培训教材之2气流组织科

中国电信IDC机房电源、空调环境设计规范宣贯培训教材之二IDC机房气流组织科学化中国电信股份有限公司广州研究院中国电信集团公司电源维护技术支撑中心张飘IDC机房空调气流组织分析路线图三、IDC机房的气流组织分析二、IDC机房里机柜的气流组织分析一、IDC机房机柜内数据设备的气流组织分析IP数据设备历史演变一、IDC机房机柜内数据设备的气流组织分析IP数据设备气流组织历史演变IP数据设备历史演变第一代第二代第三代台式服务器：机箱体积大，电路板少，发热量小。模块式服务器(也叫机架式服务器）：19英寸宽/1－3U高的模块式机箱，体积小，电路板密集，发热量大。刀片式服务器：高6U左右的电路板，体积小、发热量非常大。台式服务器机架机架式服务器机架刀片服务器机架第一代第二代第三代台式服务器虽然很少增加，但在IDC机房中还有不少在继续使用。功率普通为200~300W，可以竖放或者卧放，一般采用卧放，占据4U高度。气流组织是后面进风、后面排风。但由于空间大，功率小，功率密度很小，所以排风散热效果很好。进风进风排风4UIP数据设备气流组织历史演变目前IDC机房中最普遍的就是模块式服务器：空间虽小，功率不小，所以功率密度很大，是传统台式服务器的3－5倍。有前进风、后排风方式有侧进风、后排风方式后前宽19英寸、深70cm、高2u后前刀片式服务器：高6U左右的电路板，体积虽小、发热量大，机柜前面、下面可进风，后面、上面出风。后前刀片刀片后前刀片刀片下送风机柜剖面图上送风机柜剖面图DELL刀片服务器举例1.BLp-Class刀片式服务器机箱中的两个BLP-Class互连(图中所示为互连交换机)2.BLp-Class刀片式服务器机箱中的八个BL20pG2刀片式服务器3.六个带热插拔电源的BLP-Class电源机箱IP机柜气流组织历史演变二、IDC机房里机柜的气流组织分析IDC机房上/下送风机柜气流组织比较设计规范中对IDC机柜的要求传统通信设备机柜气流结构电路板电路板下送风机柜正面图上送风机柜正面图IP机柜气流组织历史演变传统通信设备机柜气流结构（实例）IP数据设备机柜气流结构服务器机柜后面机柜前面下送风机柜剖面图服务器机柜后面机柜前面上送风机柜剖面图上送风机架采用货架式机架散热效果比封闭式机柜可能好一些，但安全管理问题更突出。服务器上送风机柜侧面图最新提出的IDC机房下送风机柜气流结构用假面板隔离冷热气流的机柜正面图假面板服务器机柜正面板机柜后面板服务器假面板进气口排气口用假面板隔离冷热气流的机柜侧面图最新提出的IDC机房下送风机柜气流结构机柜正面板机柜后面板服务器假面板进气口开0％排气口没装设备的机柜进气口全密封示意图机柜正面板机柜后面板服务器假面板进气口开100％排气口装满设备的机柜进气口全打开示意图图机柜正面板机柜后面板服务器假面板进气口开100％带电风扇的排气口装满设备的机柜进气口全打开示意图图最新式下送风机柜的物理结构在新的IDC机房机房机柜实例机柜的前面有一个假面板假面板真面板机柜前面板密封，后后面板开孔后面板后面板IDC机房上/下送风机柜气流比较上送风机柜上送风机柜的柜门会阻碍冷空气进入机柜内，对冷却柜内设备不利。上送风机柜不装柜门虽有利冷空气进入机柜内，但却不利安全管理。上送风机柜前进冷空气、后出热空气，过道内同时有冷、热气流，气流混乱，气流组织极为不顺。上送风机柜中位于底部的设备制冷效果受影响因素较多。IDC机房上/下送风机柜气流比较下送风机柜下送风机柜的密封柜门既可将冷空气包封在机柜内，又可加强安全管理。下送风机柜的冷空气从下面上来，经过设备内部，为设备降温后，从柜顶出去，气流组织较为顺畅。下送风机柜中位于顶部的设备制冷效果受影响因素较多。最新式IDC机柜物理尺寸hwl2200mm×600mm×1100mm（空调采用下送风时）2200mm×600mm×1000mm（空调采用上送风时）在特殊需要时，也可在下列范围内统一定制机柜：高度（h）：2000－2600mm之间（但空调采用下送风时，机柜高度应不超过2200mm）。宽度（w）：600－800mm之间。深度（l）:900－1100mm之间（但空调采用下送风时，机柜深度应不小于1000mm）。推荐机柜的尺寸定制机柜的尺寸设计规范中对IDC机柜的要求规范中对上送风机柜的要求机柜应符合上送风气流组织要求，宜采用前后均无柜门的开放式机柜。若出于安全管理需要，机柜必须安装柜门时，应安装网格状柜门，且网格等效直径应不小于10mm，通风面积比例不小于70％。机柜层板应有利于通风，多台发热量大的数据设备不宜叠放在同一层板上。¹¹¹规范中对下送风机柜的要求机柜应符合下送风气流组织要求，机柜的底部采用全开口方式，但应具有调节风量的能力。¹根据机柜功率大小，机柜顶部适当位置宜安装多组风扇，风扇应选择低噪声、长寿命型。风扇电源应具有单独的过载、过热保护和控制开关；有条件时还可配置风扇运行状态监控接口。机柜层板应有利于通风，多台发热量大的数据设备不宜叠放在同一层板上，最下层层板离机柜底部不小于150mm。机柜内的数据设备与机柜前、后面板的间距宽度应不小于100mm。¹¹¹IDC机房气流组织历史演变三、IDC机房的气流组织分析下送风方式IDC机房的安全要求IDC机房送风方式与机柜排列关系第一阶段：防静电地板＋下送风＋下走线我国一些地方交换机房出现了电气火灾重大事故。汕头、海口、南京、沈阳……架空地板＋下送风＋下走线的几大负面影响：▲下走线导致电源线在地板下与信号线混绞在一起，电源线难以维护检查，容易引起火灾。▲下走线导致大量线缆堆积在地板下，冷气流受到阻塞，制冷效果极差。传统电信机房中的下送风存在的安全问题I：线缆成堆、气流堵塞，空调浪费极大。II：电源与信号混杂：起火危险破坏后果极大。III：电源在地板下：维护检查困难，电源起火冒烟不易发现。中国电信集团公司为了保证通信机房消防安全，于2000年代出台了一系列安全规定。之后包括IDC机房在内的所有电信机房都上采用空调上送风方式。中国电信集团公司文件[2002]497号文《中国电信通信机房火灾隐患整治实施意见》中国电信集团公司文件[2003]1040号文《中国电信少人无人值守机房管理要求（试行）》要求下走线改上走线、下送风改上送风、拆除架空地板，交流与直流及信号三线分离。第二阶段：上送风＋上走线气流组织不顺畅：热气流要经过一排排机架才能回到回风口，造成冷热不均，冷量浪费;远处与近处不一样;有设备与无设备不一样。上送风机柜机房实例下送风机房的气流组织从送风到制冷机架，再到回风，整个气流组织比较合理，相应的制冷效率也提高。第三阶段：架空层＋下送风＋上走线“架空层＋下送风＋上走线”的气流组织顶部不设置回风口顶部设置有回风口机柜面对面的通道机柜背靠背的通道顶上无回风口顶上有回风口从目前大型IDC上送风方式的运行效果来看，上送风方式由于气流组织严重混乱，效果普遍不理想，空调制冷量消耗大，机房温度过高。从IDC机房宏观气流组织来说，架空地板下送风要比上送风要好。形象对比：上送风方式是先冷环境，再冷机柜；下送风方式是先冷机柜，再冷环境。上送风方式只有把大环境冷却了，才能把小环境冷却，需要浪费大量冷量；下送风方式直接冷却小环境，大环境是否完全冷却可以不考虑。小结因此，IDC机房优选下送风方式，规范中明确规定：数据机房内平均耗电功率达1kVA/m2以上时，应采用下送风方式空调系统。IDC机房允许采用上送风方式的情况净空高度不足的机房设备摆放密度不高的机房重要性不大高的机房在新的IDC机房设计规范中在充分注意克服下送风可能危险，因此在规范中也明确要求：IDC机房采用下送风方式时，必须遵守一系列安全原则，最主要的原则有三条：※架空层下面只能走冷气，禁止布放任何电缆管线。※机房电缆走线仍采用上走线。※架空地板必须采用不燃地板。下送风方式IDC机房的安全要求在新的IDC机房架空层实例架空层的机柜固定安装架空层下面没有任何走线槽IDC机房送风方式与机柜排列关系（1）统一朝向方式：所有机柜正面朝一面，背面朝相反一面排列。（2）面对面、背靠背方式：相邻二列机柜的正面板相对或者背面板相对排列。机柜排列方式分类A、统一朝向方式机柜排列机柜侧面与墙之间走道并排列之间走道机柜正面B、面对面、背靠背方式机柜排列机柜侧面与墙之间走道并排列之间走道机柜正面机柜背面机柜排列方式示意图IDC机房机柜排列宜采用面对面、背靠背方式统一朝向方式：在上送风机房中，前列机柜排出的热量，被后列机柜的服务器设备吸入，导致后列服务器的制冷效果变差。面对面、背靠背方式：服务器正面全是冷空气，后面全是热空气，气流比较顺畅，制冷效率高。但要注意的是：背靠背方式，尽管机房总制冷量可能比统一朝向的少，但同一个过道需要输出2倍的冷气，或者排走2倍的热气，所以无论送冷气还是排热气，都应使用大口径风管。谢谢！