美国康普机柜机架解决方案-数据中心设计指南

1美国康普机柜/机架解决方案数据中心设计指南技术文档—2009年4月2目录1.概述32.基于机械需求选择机柜43.基于功率和冷却要求选择机柜83.1.一般散热管理指南83.2.热密度级别和解决方案124.安装电子元件和电缆145.数据中心布局206.接地和结合2131.概述在美国康普网络机柜、服务器机柜和机架中安装网络布线设施时，康普能够提供安全地、全面地对至关重要的物理架构的保护。美国康普的机柜解决方案产品包括服务器机柜、网络机柜、机架和线缆管理组件等。康普机柜采用X-Frame专利技术，该技术通过提供一种坚固的设备安装框架，可以显著减少安装时间，即使是在所有柜门和侧板均已拆下的情况下。以下是美国康普机柜解决方案产品的一些突出特性和优势。•组装完备•设计超前，可适用19in和ETSI设备安装•专利的X-Frame技术为安装提供便利•包层易于拆装•拥有网络和电源的电缆管理空间•可兼容目前市场上所有主要服务器和网络设备•机柜门通风孔区域达61.25%，独特的通风门设计成就出色的散热管理•提供机柜深度和宽度的多种组合选择•有多种机柜门可供选择42.基于机械需要选择机柜图2.1是网络和服务器机柜的分解图。X-Frame专利设计是一种轻型的智能化的设计，可以对机柜内部空间进行360度全方位操作。美国康普服务器机柜基本上与网络机柜采用相同设计，唯一差别是为X-Frame设计的底部提供有效支撑加强。服务器机柜配有多个安装位，用户可调节其后部安装导轨，以便将不同深度的服务器安装在同一机柜中。这种设计为混合和匹配网络设备提供了极大的灵活性，不会产生安装上的冲突。图2.1网络和服务器机柜分解图下表2.1总结了美国康普机柜产品的主要参数。表2.1康普机柜的主要机械参数参数服务器机柜网络机柜深度800mm/31.5in1000mm/39.4in600mm/23.6in800mm/31.5in深度扩展（见图2.2）深1000m的机柜可扩展为1200mm/47.2in深800mm的机柜可扩展为1000mm/39.4in宽度600mm/23.6n800mm/31.5n600mm/23.6in800mm/31.5in高度42U42U承重能力1000kg/2200lb500kg/1100lb网络机柜服务器机柜前门顶板后门可调支撑角前装导轨前装导轨前门分离式安装导轨接地引线5图2.2扩展侧板机柜深度根据经验，选择机柜深度时应在设备深度的基础上再加上8in或200mm。例如，HPProLiantDL165G5服务器的深度为26.85in/682mm。加上8in/200mm则为34.85in/882mm。因此，至少需选择深度为39.4in/1000mm的机柜。注意：尽管HPDL165G5服务器深度只有26.85in/682mm，也不能选择深31.5in/800mm的机柜。虽然该HP服务器的深度不足31.5in/800mm，但31.5in/800mm深的机柜无法为安装在机柜后部的电缆管理和配电单元(PDU)提供充足的空间。如果要在同一机柜中安装不同型号的设备，在选择机柜深度时，必须以昀大深度的设备为准。200mm/8in的扩展侧板6机柜宽度如图2.3所示，31.5in/800mm宽的机柜两侧均有4.8in/123mm宽的电缆管理空间。图中在800mm宽机柜两侧的矩形孔供穿线使用。600mm宽的网络机柜仅一侧提供2in/50mm的电缆管理空间，这是因为19in的垂直安装导轨并不位于中间。图2.3：600mm机柜与800mm机柜19英寸应用－针对600mm宽机柜19英寸应用－针对800mm宽机柜19英寸应用－针对600mm宽机柜19英寸应用－针对800mm宽机柜600mm服务器机柜800mm服务器机柜600mm网络机柜800mm网络机柜7承重能力一般而言，设备重量不会对机柜构成问题。如您计划将机柜内全装上存储磁盘系统，则建议您选择服务器机柜，因为这种机柜的承重能力达1000kg/2200lb。如图2.4所示，有多种机柜支撑脚可供选择，其额定负载列于表2.2中。图2.4表2.2机柜支撑脚额定负载支撑脚额定负载回转脚轮65kg/回转脚轮重型回转脚轮115kg/回转脚轮可调支撑脚250kg/支撑脚螺栓拧紧式夹具250kg/夹具可调支撑脚螺栓拧紧式夹具可调支撑脚垫圈重型回转脚轮回转脚轮/校平器83.基于功率和冷却要求选择机柜今天的数据中心，功率密度与日俱增，热密度也同样如此。如今配有四核处理器的1U机架型服务器，在峰值负载时的功耗超过650W，如DellTMPE2950III或HPDL165G5。功率和冷却是数据中心管理人员的头等大事之一。电子设备消耗1W电力时，同时会产生1W的热量，而这些热量是必须消除的。3.1.一般散热管理指南以下将简要介绍有关散热管理的一般指导方针。假设采用架高活动地板和热通道及冷通道设计。y将进气温度维持在18-27oC(64-81oF)的范围之内此处温度范围引自《美国采暖、冷却与空调工程师协会(ASHRAE)技术委员会9.9(TC9.9)数据处理环境散热指南》(2004)进气温度如图3.1所示。图3.1机架安装服务器的进气温度实际应用中，散热管理不善的传统机柜的进气温度可能发生不利变化，如图3.2所示。图3.2散热管理不善引起的进气温度分布不均现象排出的热气流机架安装服务进气温度冷空气机柜侧视图进气温度分布9设计精良、散热管理优良的机柜可以达到进气温度半均刀状态，如图3.3所示。该图显示的是在数据中心环境中，美国康普600mmx800mm服务器机柜的CFD散热模型，其负荷为4000W。图3.3美国康普机柜的CFD散热模型y将相对湿度维持在40%至60%的范围之内，并使露点保持28oC/82oF干燥环境对电子硬件造成ESD（Electro-StaticDischarge）损害的可能性更大。ESD损害可能造成严重的后果，其中包括数据中心停机时间。y架高活动地板的高度数据中心广泛采用30in/76cm高的活动地板。活动地板的高度直接影响着地板下的空气循环，不建议采用低于24in/60cm的活动地板。数据中心可充分利用底层地板来安放强电线缆、网络线缆、冷却管道、接地网格和/或安保系统等基础设施系统，如图3.4所示。保留足够的空间或通道非常重要，以使冷空气均刀分布到整个房间。即使将网络电缆安装架空安装，也建议采用30in/76cm高的活动地板。图3.4活动地板之下的底层地板系统10y将网络电缆架空安装网络电缆既可安装在活动地板以下，也可架空安装。如果将网络电缆与电源电缆并排安装，则必须遵循适用的间隔距离要求。TIA-942有关平衡双绞线电缆与屏蔽电源电缆之间的间隔如表3.1所示。图3.1TIA-942有关网络电缆与电源电缆间隔的规定电路数量电路类型间隔距离（单位：mm）间隔距离（单位：in）1-1520A110/240V单相屏蔽或非屏蔽参阅569B附录C参阅569B附录C16-3020A110/240V单相屏蔽50mm2in31-6020A110/240V单相屏蔽100mm4in61-9020A110/240V单相屏蔽150mm6in91+20A110/240V单相屏蔽300mm12in1+100A415V3相屏蔽馈线300mm12iny气流均刀分布于整个电脑机房尽量使气流通过在冷通道上的有孔地板均刀流向计算机机房。图3.5显示的是电缆出口孔。这类开口必须密封。其他良好的操作规范包括清除底层地板上的尘垢、移除或重新调整冷空气通道中存在的任何阻碍物。图3.5需要密封的电缆出口孔11当进气温度高于期望值，一般应立即关闭恒温器设置。不过，许多时候这个问题实际上是冷空气受阻导致的。因此，清除冷空气障碍至关重要。y防止排出的热气再循环废热气可能在机柜内外再循环。为避免这种情况，必须用空白配线架或散热填充物将间隙或闲置机架空间填塞起来。为了避免热气在电脑机房中发生再循环，可使用烟囱和空气回流导管。y使热密度散布于整个机柜或电脑机房不建议将机柜装满高功率密度设备，如刀片服务器。尽可能将高功率密度设备分散到多个机柜中。避免将10个或以上的高热密度机柜安置在同一排。尽量将高热密度机柜分散在多排。y利用电缆管理组件，避免机柜中出现气流受阻现象123.2.热密度级别和解决方案表3.2总结了针对采用康普机柜和配件的不同热密度类别的解决方案。表3.2热密度类别功率级/机柜热密度级别PDU额定电流和电压功率相数典型气流(CFM/kW)针对昀佳散热管理的机柜配置3kW低30A×120V1350•有孔钢门•实心侧板•空白配线架•带通风孔的顶盖•刷式电缆入口3-6kW中30A×208V1700•有孔钢门•实心侧板•空白配线架•顶部风扇托盘•刷式电缆入口6-15kW+高60A×208V31200+•排气烟囱•线缆管理用边车(sidecar)•延长实心后门•实心侧板•空白配线架•刷式电缆入口下面将针对各个热密度级别提供一个机柜解决方案示例。此类示例仅用于解释说明。针对具体情况的解决方案不应局限于此。示例中所用机柜宽度和深度均为随机选择。读者应参阅前面各节提供的指南，确定适合的型号加以应用。低热密度解决方案表3.3低热密度解决方案示例产品编号产品说明附加信息散热管理因素SC42U6×10SVFDVRWS42U600x1000型服务器机柜，搭载钢质通风前门、两个通风后门产品编号中的“WS”表示该机柜“带侧板”。昀好用全通风式柜门TPV6×10600宽×1000深，通风顶板宽度和深度必须与机柜尺寸一致昀好使用带通风孔的顶盖顶后刷顶板后部刷式入口昀好在电缆入口周围用刷子1UFP1Ux19in前板，一盒12块还有更多选项，如2U、3U、4U或5U空白配线架闲置机架空间必须用空白配线架填充13中热密度解决方案表3.4中热密度解决方案示例产品编号产品说明附加信息散热管理因素SC42U8X×10SVFDVRWS42U800x1000型服务器机柜，搭载钢质通风前门、两个通风后门800mm宽机柜为电缆管理提供了更多的空间和夹具昀好用全通风式柜门MFT90-250V受控风扇托盘90-250VAC，508CFMAC，508CFM另一种选择是标准风扇托盘115VAC,440CFM顶部冷却风扇有助于通风顶后刷顶板后部刷式入口另一种选择是顶板侧面刷式入口昀好在电缆入口周围用刷子2UFP2Ux19in前板–一盒12块还有更多选项，如1U、3U、4U或5U空白配线架闲置机架空间必须用空白配线架填充高热密度解决方案表3.5高热密度解决方案示例产品编号产品说明附加信息散热管理因素不适用服务器机柜42U800×1000，无柜门不适用边车即将推出延展空间，用于电缆管理不适用延长式实心后门即将推出（见图3.6）柜门将排出空气转入烟囱不适用烟囱即将推出（见图3.6）排出的热气进入活动天花板中2UFP2Ux19in前板–一盒12块还有更多选项，如1U、3U、4U或5U配线架闲置机架空间必须用空白配线架填充图Figure3.6烟囱与延长的实心后门144.安装电子元件和电缆机架安装服务器总的来说，在机柜中安装服务器的方法有两种，具体取决于通风口的位置：z全部通风口均位于机壳后板处建议从机柜底部开始，只在三分之二的可用机架空间中进行安装，并将服务器相互堆叠起来。通过这种方法，可将机架顶部的三分之一空间腾出来，用于配线架和跳线配线。z通风口位于机壳上表面有些机架安装服务器的底座顶盖上设有通风口，如DellPE2950III和HPDL165G5。对于这类服务器，建议均刀分布安置，如图Figure4.1所示。这种情况下，由于散热管理因素，不宜相互堆叠服务器。图4.1底座顶部带通风口的服务器安装示例15上述两种情况下，必须用空白配线架把闲置机架空间填充起来，以避免热气与冷气相混。图4.1同时展示了从服务器后部引出的网络跳线的敷设方法。所有网络和电源线缆应整齐地敷设至两侧，以便打开热气排出通道。请勿将电源线与网络跳线捆在一起。建议使用后电缆盘，以便对设备跳线和电源电缆进行组织和管理。高端口密度交换机图4.2显示的是Cisco®Catal