数据中心机房的通风设计方案介绍

Nakao等(1991)对4个有代表性几何尺寸的数据中心的通风方案进行了数值模拟:地板送风(架空可检视地板)，吊平顶排风;头部以上送风，地板下排风;地板送风，水平排风;头部以上送风，水平排风。模拟的热密度为61.3W/ft2(660W/m2)，冷风量为机架总送风量的80%~220%。Noh等(1998)用CFD模拟比较了数据中心3种不同设计:地板送风(架空可检视地板)，吊平顶排风;头部以上送风，地板下排风;头部以上送风，水平(墙)排风。采用了5~6kW机架，提供的热密度为37.lW/ft2(400W/m2)，适用于通信。Shrivastava等(2005a)利用CFD数值分析，表征与对比了数据中心7种不同空气冷却通风方案的热性能，如图4.1所示。在继续这方面的工作中，Shrivastava等(2005b)采用有效级统计方法来量化数据中心中3个变量(吊平顶高度、冷风送风百分比及回风口位置)在图4.1所示的7种设计方案中对设施热性能的影响。Sorel1等(2005)也用CFD对非架空可检视地板(头部以上送风)设计与架空可检视地板(地板送风)设计进行了送风比较。Herrlin、Belady(2006)与Schmidt、Iyengar(2007)也使用CFD分别比较了地板送风与头部以上送风设计方案。

Furihata等(2003、2004a、2004b)和Hayama等(2003、2004)开发了一种既可以减小送风量义保持适当冷却计算机设备的空调气流输送方法，并建立了用于空调送风合理分布的气流调节机构设计方法。它们监测了机架排风温度，控制进人机架的风量，以保持所有机柜的排风温度相近。该方法要求将风量控制机构置于机架底部。Spinazzola(2003)提出了一种特殊的供冷配置，利用它用风管通过静压箱为机架送风与排风。服务器设备被设计成空气通过服务器有较大温升，便计算机房空调机组节能。

建议与指南：

(1)根据所研究的参数，某些设计喜欢用架空可检视地板，另一些设计喜欢用非架空可检视地板。支持这两种方案中任何一种的技术论文都有发表。

(2)最佳的通风方案采用架空可检视地板送冷风，回风口设置在吊平顶上或墙的上部[见图4.1(b)](Noh等，1998;Nakao等，1991;Shriv-astava等，2005a)，或者将计算机房空调机组布置在架空可检视地板上[见图4.1(a)](Herrlin与Belady，2006;Furihata等，2003)，消除机架排出的热空气。最差的通风方案是采用吊平顶送冷风，在地板上或墙的底部设置回风口[见图4•l(c)](Shrivastava等，2005a;Nakao等，1991)。

(3)传统地板送风设计[见图4.1(a)]因热空气再循环作用，导致在机架入口的很高部位处出现热点(Schmidt，200l;Sorell，等2005;Her-Hn与Belady，2006;Furihata等，2003;Karlsson与Moshfegh，2003)。在头部以上送风设计中不会出现这种现象[见图4.1(b)和图4.1(c)]，因为冷空气从顶部送出，并在机架上部与热空气充分混合(Sorell等，2005;Herrlin和Belady，2006;Furihata等，2003)。 (4)在三个变量，即冷风送风百分比、吊平顶高度、热空气回风口位置中，冷风送风百分比在各种通风方案中对机架人口温度影响最大(Shriv-astava等，2005b)。

(5)采用服务器高密度布置及架空地板送冷风方案，机架前会出现很陡的温度梯度(Sorell等，2005;Schmidt和Iyengar，2007)。如采用头部以上送风，则此现象很少出现在机架布置相同时(SoreIl等，2005)。

(6)将设备与机柜的热排风直接向上进入吊平顶回风静压箱比简单地设置高吊平顶优越(Beaty和Davidson，2005)。

(7)如设备排列方向存在灵活性，使热空气无阻碍地回到计算机房空调机组(或其他冷却系统回风口)的布置比将机架排布置成与计算机房空凋机组垂直更好。强化排风从A点到B点的自然流动应减少最热空气引起再循环的潜在性(Beaty和Davidson，2005)。

(8)在数据中心内布置机架时，应遵循冷通道/热通道布置原则。从头部以上或架空可检视地板抽取冷风的机架前部应面向送人冷通道中的冷风(Beaty与Davidson，2005，Beaty与Schmidt，2004;Beaty与Davidson，2003;ASHRAE，2003)。