如何识别和解除数据中心热点?

日期: 2009-09-06 作者:Robert (Dr. Bob) Sullivan翻译:黄永兵 来源:TechTarget中国 英文

根据美国供暖、制冷及空调工程师协会(American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers,简称ASHRAE)TC 9.9标准所述,数据中心热点指的是输入服务器的空气要么太热,要么太干燥。   热点被是系统可靠性降低和系统意外中断的罪魁祸首,并关系到计算机硬件设备制造商的无效担保和维护协议。   最近修订后的ASHRAE标准建议输入的空气温度最好控制在18℃(64℉)到27℃(81℉)之间,湿度控制在5.5℃(42℉)和15℃(59℉)之间,Rh最大控制在60%。世界上主要的设备制造商都参与制定了这些新……

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根据美国供暖、制冷及空调工程师协会(American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers,简称ASHRAE)TC 9.9标准所述,数据中心热点指的是输入服务器的空气要么太热,要么太干燥。

  热点被是系统可靠性降低和系统意外中断的罪魁祸首,并关系到计算机硬件设备制造商的无效担保和维护协议。

  最近修订后的ASHRAE标准建议输入的空气温度最好控制在18℃(64℉)到27℃(81℉)之间,湿度控制在5.5℃(42℉)和15℃(59℉)之间,Rh最大控制在60%。世界上主要的设备制造商都参与制定了这些新的标准,并已经接受和正在实施这些标准。图1显示了推荐的温度和湿度限制。
 

图1:建议的环境限制

  补充说明一下,为计算机设备维护良好的通风口环境是用户的职责,保证设备正常冷却是硬件制造商的职责。

  当空气输入到服务器、存储设备、路由器或其它计算机设备时环境温度高于标准或湿度低于标准时热点就出现了,也就是说,大于27℃且低于5.5℃的露点(热点不会出现在机柜后方或热通道中!)。

  热点是怎么引起的?

  导致气流不符合要求的主要原因是没有足够的冷空气进入冷通道,位于机柜底部的服务器冷却风扇消耗掉了所有的冷空气,房间内的空气是从热通道到机柜顶部或围绕通道两端排出的热空气混合体,这些热空气又通过门上的小孔回流到机柜中。

  第一个源:排出的热空气回到机柜顶部或底部——是由旁路气流引起的,如图2所示。机房活动地板下的围墙中有许多小孔,或者活动地板本身有许多小孔,但这些小孔不能够推送足够的冷空气进入冷通道以满足服务器冷却风扇的需要。在这些活动地板下,这些小孔可能用于敷设线缆和导管。


 

旁路气流说明

图2:旁路气流说明

  有趣的是,机房中的热点源很少是由于制冷量太少引起的,实际上,太多的制冷量反倒会引起热点的出现,这是为什么呢?如果室内热负荷需要8个制冷单元,但总共安装了10-12个,那每一个所做的工作肯定就比只安装8个时要少,这样每单元降低的温度就减少了,同时,地板下的温度更高,当静压力过低时就会增加额外的热点。

  如何消除热点?

  第一步是找到小孔的位置:在活动地板下,在活动地板中还是在狭小的吊顶上(如果那个区域用于气流通道)。所有这些小孔都需要密封,要保证冷空气只有这一条通道进入房间,未使用的小孔应永久密封,电缆经过之处也应该密封,这样在增加或移除电缆时就不需要移除或替换密封系统了,因为大多数情况下会进行替换,因此,电缆开口和通过之处的最佳设备是密封垫圈系统。

  接下来是要确保在冷通道中安装数量适当的穿孔板,在热通道或机房未使用区域中间是没有穿孔板的。穿孔板的数量可以通过查看穿孔板制造商的规格说明书来确定,要与地板下的气流静压力相匹配。例如,如果水静压读取规格为0.5英寸,地板流量是750CFM,将所有的气流量(CFM)以750为冷却单位进行划分,这样就可以计算出冷通道穿孔板的总需要量了。

  这些穿孔板的位置需要与每个机柜的热负荷相匹配,下表给出了一般性建议。

 机柜负载

 穿孔板位置

 低于2kW

 穿孔板可以放在通道中同时冷却两个或更多机柜

 2kW到5kW

 一个穿孔板对应一个机柜

 5kW到10kW

 需要开放40%-60%的调风器

 大于10kW

 通常需要补充制冷,建议隔离冷热通道

消除旁路气流
 图3:消除旁路气流

  最后一步是密封机柜,应该安装冲裁板密封所有设备不会使用的固定面。此外,任何安装导轨之间的缝隙以及机柜两侧的缝隙都需要密封。机柜顶部或底部的所有缝隙也需要密封。排出的热空气不允许从前方循环进入机柜。同时还要确保活动地板下的区域整洁,这包括清理未使用的电缆,过长的电缆捆绑束,一般碎片等。在回风通道中也应该做同样的密封。

  要检查你的工作是否有成效,测量一下服务器的通风口的温度便知,特别是每个机柜顶部的服务器,可以使用IR温度枪、液晶温度带或无线RF温度监视器来测量。如果输入空气温度太低或太高,可以移除、增加或重排穿孔板。温度监测应定期进行,特别是安装了新设备或设备移除后。

  额外好处

  在机房中更可能出现冷却过剩,我曾经讨论过这个问题,但我现在要讨论的是它与气流量之间的关系。通过将气流导向到专门的冷通道中好处多多,首先,过剩的制冷量可以被关闭,从而降低能源成本。如果冷却单位不能被关闭,至少有冗余的容量进行恢复,就不再需要额外的冷却单位。最后,在不增加更多的冷却单元的情况下,可以增加更多的应用和/或安装更多的设备。

  如果这一切都处理好了,应该再详细研究一下热负荷。机房中的制冷量和气流平衡必须加以管理,这需要对设备维护人员进行培训或聘请专业的工程师。

  当节约成本的步骤被添加到气流整治的工作中时,整个项目的投资回报时间一般不会超过一年,如果一切都做得很正确的话,到最后,用户能源消耗可以减少25%-36%。

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