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IT配线间和小型机房的制冷策略(中)

日期:2022-10-20

上期我们学习了配线间的适当工作温度和排热的基本原则,本期开始我们来了解制定配线间制冷的五种方法今天我们先来对其中三种分别进行更为详细的介绍,一起来学习吧~

 

 

①传导:热量可以流经空间的墙壁

 

如果配线间被有效密封,像许多市电配线间一样,则热量离开的唯一方式是通过墙壁的传导。为使此方式有效,配线间内的空气必须升温至高于配线间墙壁另一侧温度的水平。实际上,这意味着配线间将总是比楼宇内的其他环境空气更热,且随着IT设备的功率水平升高,温度升高的程度将会更高。一个配线间的平均空气充分混合的温度与IT负载的关系示例如图3所示。

 

图3 配线间温度与IT设备负载的关系:传导性能

 

以上关系假设一个有效密封的3.2x3.2x3.2m(10x10x10ft)机房,空气泄漏率仅为50ft3/min(23.6l/s),采用干式墙结构,全部4面墙均面对具备舒适性制冷的空间,室温为20°C(68°F)。

可以看到,这一典型的配线间在其关键度要求温度低于25°C(77°F)时最高可支持400W的IT负载,而若是低于32°(90°F)即可接受,则最高可支持1000W。

然而,配线间的尺寸和建筑材料会有差别,而且存在其他影响此关系的因素,这些最终都将限制这种方法的应用能力。表2归纳了这些关键因素及其影响。

 

表1 可影响配线间温度与负载关系的因素及其预期影响

 

最明显的影响因素是机房的尺寸。机房越大,机房散热的能力越好,因为有更大的墙壁、天花板和地板表面积来处理热量。相反地,机房越小,传导制冷性能越低。这种性能变化在图4中绘出。

 

图4 配线间尺寸对传导制冷性能的影响

 

在温度与负载的关系上,用于墙壁、天花板和地板的材料也会呈现与各材料间传热能力差异相类似的差异。如果我们在上例中使用石膏板墙壁和吸音瓦天花板替代10cm(4inch)的混凝土砌块墙和10cm(4inch)的混凝土板地板,将可以看到制冷性能提高,如图5所示。

图5 建筑材料对传导制冷性能的影响

 

通常会发生的一种影响传导制冷性能的情况是楼宇环境空气温度由于周末制冷降级运行而升高。当这种情况发生时,配线间温度将逐步升高。在我们的例子中,如果楼宇空调在周末由20°C(68°F)改为29°C(85°F)降级运行(升高9°C(17°F)),我们可以预期配线间内同样升温9°C(17°F)。这意味着对于一个要求温度不高于25°C(77°F)的关键配线间,不能支持任何负载;而对于允许温度不高于32°C(90°F)的非关键配线间,只能支持250W的负载。

 

这种制冷方法的另一个局限是,如果配线间有一面墙壁是楼宇的外墙,配线间温度将受到室外墙壁温度的影响,而后者又受环境室外温度和日照的双重影响。因此,有室外墙壁的配线间在炎热或强烈日照下可能会过热。对于我们的3.2x3.2x3.2m配线间实例,假设室外环境温度等于38°C(100°F),最差情况下日照强度为1000W/m2,则我们可以预期温度升高4–7°C(8–12°F)。

 

密封式配线间的传导制冷性能根据尺寸、结构和相邻环境而不同。通常,对于关键配线间,在配线间内的功率负载低于400W并考虑到上述将影响制冷性能的其他因素的情况下,建议采用传导作为制冷的唯一方式。类似地,对于非关键性配线间,传导仅应在配线间内负载低于1000W时采用。这将使传导方法局限于功率非常低的IT设备,如小型堆叠式网络交换机。如上例中所示,温度将随负载的升高而快速上升。应注意,另外增加灯泡之类的热源将实质性提高这一功率水平。因此,配线间照明灯应采用低功率高效率的类型,并应在门被关闭时自动熄灭,或者直接被省略。

 

②被动通风+ ③风机辅助通风

 

将热量排至楼宇环境空气中可以使配线间冷却。通风可以是采用适当布置的孔或通风口的被动式,也可以是风机辅助式。其基本原则是确保配线间空气温度基本不会升至楼宇环境空气温度以上,通风系统的实例如图6所示。

 

图6 两类配线间通风系统举例

6A:被动通风  6B:风机辅助通风

 

有通风配线间的温升与IT负载功率的函数关系如图7所示:

 

 

图7 配线间温度与IT负载的关系–被动和风机辅助通风

 

在图中,应注意两条不同的通风曲线。被动通风曲线基于加装如图6A所示的通风口。如图6B所示的风机辅助通风可实现比被动通风更低的温升。所示的风机辅助通风曲线假设气流量为480ft3/min(226.5l/s)。温升将随气流量的增大(通过更高容量的风机系统或加装附加风机系统来实现)而减小。

 

通风是一种非常实用的配线间冷却方法。对于关键配线间,被动通风在700W以下的功率水平有效。对于700W至2000W的功率水平,风机辅助通风适合于关键配线间。如果采用更高容量或多台风机协助机组,可以实现对更高功率水平的支持。类似地,对于非关键配线间,被动通风对于1750W以下有效,风机辅助通风在1750W至4500W之间有效。根据IT设备来布置进气口和风机辅助机组的应用考虑也可以提高制冷性能。同样需要注意的重要方面是,在采用此方法时,还必须考虑如以上图4和图5所示的外部影响。

 

下期我们继续学习另外两种配线间制冷方法并了解UPS对配线间制冷系统的影响以及有效风机辅助通风的特性~下期见啦~

 

 


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