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通过检验制冷系统识别数据中心潜在冷却问题(中)

日期:2022-09-22

上期我们一起了解了数据中心环境内制冷系统潜在问题清单中的前两项:容量和机房空调的相关检查~本期我们继续来看这份清单的另外三个项目:测试主制冷回路、记录机柜和通道温度以及检查地板送风风速

 

测试主制冷回路

 

可以委托维护公司或独立的暖通空调咨询公司对冷水机(如果可行的话)、水泵系统和主制冷回路进行检查,确保所有阀门运行状态良好。

 

1

冷冻水循环回路

 

机房空调的冷冻水供回水循环的状态直接影响机房空调向机房或高架地板下空间配送冷风的风量。检查供水温度时,需要联系维护公司或独立的暖通空调咨询公司。如果想快速检查,则可利用机房空调供水管路的温度。请使用激光温度计测量机房空调单元冷冻水管路的表面温度。在某些情况下,可在管道内安装嵌入式温度计来显示冷冻水温度。

 

冷冻水管路应与空气隔离,以防止管道表面的冷凝现象。为了使测量尽可能精确,可将一小段隔离层剥离,直接测量管道表面的温度。如果此方法不可行,在机房空调单元内部冷却盘管的入口(盘管左侧或右侧)处有可能有一小截暴露的管道。

 

2

冷却水循环回路(水冷和乙二醇制冷)

 

水冷系统和乙二醇制冷系统利用机房空调内部的冷凝器将热量从机房空调转移至冷却水回路。由于供水温度较高,冷凝水管道可能无需进行隔离。在机房空调单元的入口处测量冷却水管路的表面温度。另外,应对直膨(DX)系统进行检查,以确保其充分地加注适量的制冷剂。

 

3

风冷制冷剂管路

 

和采用水冷制冷/乙二醇制冷模式的机房空调原理一样,对制冷剂充注量也应予以检查,以确保其充注适量。联系维护公司或独立暖通空调咨询公司,检查制冷剂管线、户外热交换器和制冷剂充注的状态。

 

将温度值同表3做比较。超出指导说明范围的温度可能意味着供水回路出现了问题。

 

表3  供水回路温度容限

 

记录机柜和通道温度

 

通过记录各行机柜间不同位置的温度,可得出温度的大致情况,这有助于诊断潜在的制冷问题,从而确保关键区域的冷风供给。如果机柜通道布局不合适,就有可能在不同的位置产生热量点,并从而导致多处设备故障。在通道和地板砖配置方面,将描述并用插图展示最佳的机柜布局。在数据中心通道内的关键位置测量房间温度。这些测量位置一般情况下应处于机柜行的中间,然后依次每四台机柜中取一台作为一个测量点,如图4所示。

 

图4 热通道/冷通道测量点

 

通道温度测量点应高于地板1.5米(5英尺)。当不具备更加精确的通道温度测量手段时,该测量是最低限度的测量。对这些温度值应予以记录并将其同IT设备制造商建议的进风口温度相比较。制造商没有建议进风口温度时,应根据标准将取值范围定在20-25°C(68-75°F)。超出本容限范围的温度值可能导致系统性能下降、设备寿命缩短以及意外宕机。需要注意的是,以上所有的检查和测试应按季度展开。温度检查时,测试应以48小时期限为准,记录最高温度值和最低温度值。

 

当机柜正面获得配送的冷风不足时,会导致来自设备的废热再次返回机柜送风口。这会引起一系列的设备过热、宕机或故障,尤其是那些安装在机柜顶端的设备。本步骤的目的是要检查机柜进风口的整体温度是否满足所安装设备的需要。测量并记录机柜正面几何中心线底端、中间和顶端的温度,如图5所示。当机柜中仍有设备空间时,在每台设备的几何中心测试进风温度。请参阅上期文章“机房空调检查”一节中提供的指导,查看允许的进风温度值。温度超出指导值范围时,说明该测量点制冷出现了问题。

 

监控点应离开机柜设备面50毫米(2英寸)。监控可通过与数据收集器相连的热电偶传感器实现。监控点还可通过激光温度计测量,这是一种最简便的快速测温方法。

 

图5 设备进风温度监控点

 

检查地板送风风速

 

很重要的一点是,机柜的制冷量和风量(cfm)是直接相关的。IT设备会使送风温度提高11-17°C(20-30°F)。利用热力学公式,可以很快计算出特定升温幅度条件下所需的风量。

 

CFM或m3/s=消除IT设备发热量所需的风量

Q=用kW表示的需除去的热量

Δ°F或°C=设备排风温度减去进风温度

 

 

 

例如,计算一台1kW的服务器温度升高20°F时所需的冷气流量:

 

 

因此,当(通过IT设备)设计温升ΔT为20°F(11°C)时,每除去1kW的热量,您必须向设备提供大约速率为160cfm(0.075m3/s或75L/s)的调节空气。计算单个机柜必须的风量时,可将该值当做近似设计值使用。但是,也应遵循制造商铭牌上的要求。

 

 

根据下面图6所示的设计值和典型的地板砖(开口面积约25%)通风量,每台机柜的最大功率密度应为1.25至2.5kW。该密度适用于每台机柜使用一块地板砖进行安装的情境。如果机柜数量与地板砖数量的比率大于1,则可利用的制冷量应根据同行机柜的数量进行分摊。

 

图6  服务器机柜单位地板砖可用制冷量

 

对于打孔地板砖的通风量测试,只需在地板砖上放一张纸,就可测量地板砖的可用制冷量。假如纸张被吸入地板砖,则说明气流被吸到高架地板下方,这意味着机柜和机房空调的安放位置有问题。如果纸张不动,则意味着地板砖可能没有气流通过。如果纸张被上吹,则说明地板砖正在送风。然而,考虑到被制冷设备的功率密度,来自地板砖的风量可能不够。在此情况下,可能需要安装格栅地板砖或其它送风装置确保更多风量到达机柜正面。

 

期我们继续来看检查清单的最后两个项目:机柜气流管理以及检查通道、地板砖和气流路径。下期见。

 

 

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