服務(wù)器機(jī)柜散熱技術(shù)比較研究

摘要: 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代我國(guó)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)有了長(zhǎng)足發(fā)展,支撐信息系統(tǒng)發(fā)展的服務(wù)器數(shù)量在不斷增長(zhǎng),隨之而來(lái)的是服務(wù)器機(jī)柜散熱問(wèn)題引起了廣泛關(guān)注。大多機(jī)房散熱采用穿過(guò)架空地板或天花板的冷空氣供應(yīng)方式對(duì)機(jī)房進(jìn)行降溫,這種對(duì)大范圍空間降溫的方式對(duì)能源浪費(fèi)較大、針對(duì)性較低。信息技術(shù)在各行各業(yè)廣泛應(yīng)用的今天,使用服務(wù)器機(jī)柜散熱技術(shù)可確保服務(wù)器正常工作,減少能源浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞: 服務(wù)器機(jī)柜 散熱技術(shù) 比較研究 

0 引言

       服務(wù)器機(jī)柜散熱不良會(huì)影響服務(wù)器設(shè)備正常運(yùn)行,進(jìn)而影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度。大多機(jī)房建設(shè)后所容納的服務(wù)器設(shè)備眾多,眾多的服務(wù)器的設(shè)備散熱問(wèn)題是機(jī)房建設(shè)中需要關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題之一[1-5]。服務(wù)器機(jī)柜在機(jī)房設(shè)備散熱中發(fā)揮著重要作用。采用穿過(guò)架空地板或天花板冷空氣供應(yīng)方式對(duì)機(jī)房進(jìn)行降溫,雖然能夠使空間溫度整體降低,但服務(wù)器機(jī)柜的局部散熱效果較差,溫度仍較高。特別是服務(wù)器多是持續(xù)不間斷運(yùn)行,運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生較高溫度,影響服務(wù)器正常運(yùn)作。服務(wù)器機(jī)柜的局部散熱能起到較好的散熱效果,讓服務(wù)器運(yùn)行環(huán)境得到有效改善,降低服務(wù)器的溫度。信息技術(shù)在各行各業(yè)廣泛應(yīng)用的今天,使用服務(wù)器機(jī)柜散熱技術(shù)可確保服務(wù)器正常工作,減少能源浪費(fèi)。基于此,本文對(duì)服務(wù)器機(jī)柜散熱技術(shù)進(jìn)行了比較研究。

1 機(jī)柜散熱設(shè)計(jì)

       良好的服務(wù)器機(jī)柜散熱設(shè)計(jì)能提高服務(wù)器機(jī)柜的散熱效果。機(jī)柜散熱方案應(yīng)以分析傳統(tǒng)機(jī)房空調(diào)制冷和機(jī)柜應(yīng)用現(xiàn)狀為基礎(chǔ),結(jié)合當(dāng)前高熱密度機(jī)柜制冷的需求特點(diǎn),對(duì)數(shù)據(jù)中心高熱密度機(jī)柜散熱方案進(jìn)行優(yōu)化,確保冷卻效果符合實(shí)際需要。一是在機(jī)柜的風(fēng)道上開設(shè)通風(fēng)孔,不僅能讓服務(wù)器機(jī)柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加流暢,還能產(chǎn)生空氣流[6-11]。在服務(wù)器機(jī)柜設(shè)計(jì)中考慮到空氣流通效果,通常會(huì)在一端設(shè)計(jì)空氣進(jìn)風(fēng)口,在另一端設(shè)計(jì)空氣出風(fēng)口,以保證空氣動(dòng)態(tài)流動(dòng)。二是在機(jī)柜中增加制冷設(shè)備,以進(jìn)一步增強(qiáng)降溫效果。三是合理分區(qū),在設(shè)計(jì)中應(yīng)用服務(wù)器機(jī)柜的送風(fēng)區(qū)、熱交換區(qū)對(duì)分區(qū)進(jìn)行劃分,通過(guò)分區(qū)設(shè)置方式合理實(shí)現(xiàn)熱交換,提高服務(wù)器散熱效率。四是在服務(wù)器機(jī)柜中安裝散熱器,優(yōu)化服務(wù)器機(jī)柜散熱方式,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的散熱處理。

2 數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)機(jī)柜水冷散熱技術(shù)

       隨著信息技術(shù)發(fā)展,數(shù)據(jù)機(jī)房對(duì)數(shù)據(jù)處理能力要求越來(lái)越高,要求具有大數(shù)據(jù)處理容量的服務(wù)器承擔(dān)數(shù)據(jù)處理功能,做好服務(wù)器的運(yùn)維工作,提升數(shù)據(jù)處理能力。散熱問(wèn)題是影響服務(wù)器運(yùn)行效率的重要問(wèn)題,升級(jí)服務(wù)器散熱對(duì)于提高服務(wù)器性能有積極作用。數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)機(jī)柜水冷散熱技術(shù)是一種新興技術(shù),不僅能有效提高服務(wù)器工作效率,使資源利用更加充分,而且能降低傳統(tǒng)散熱方式對(duì)空調(diào)系統(tǒng)散熱的依賴,讓散熱模式更加節(jié)能環(huán)保,還能便于對(duì)系統(tǒng)擴(kuò)容,是增強(qiáng)機(jī)房服務(wù)器散熱的先進(jìn)技術(shù)手段之一。

3 服務(wù)器機(jī)柜散熱技術(shù)分析

       依靠服務(wù)器機(jī)柜水冷散熱技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)吸入冷空氣、排出熱空氣的循環(huán),可以增強(qiáng)服務(wù)器機(jī)柜制冷效果,對(duì)提高服務(wù)器機(jī)柜散熱效果有極大的促進(jìn)作用。該技術(shù)利用穩(wěn)定的冷卻水源實(shí)現(xiàn)服務(wù)器機(jī)柜散熱,具有良好工作性能和環(huán)保性能。服務(wù)器機(jī)柜散熱技術(shù)主要有以下3種。

3.1 開放式機(jī)柜加水冷背板制冷法

       開放式機(jī)柜加水冷背板制冷法能夠提高服務(wù)器機(jī)柜的冷卻能力,技術(shù)原理如圖1所示。開放式機(jī)柜散熱采用前門和后門分別設(shè)計(jì)的方式,在服務(wù)器機(jī)柜的后門設(shè)置水冷背板,在服務(wù)器機(jī)柜的前門設(shè)置通風(fēng)口。這種設(shè)計(jì)方式能夠增加內(nèi)部空氣流通,空氣流通的最大作用是將冷空氣引入服務(wù)器機(jī)柜,將服務(wù)器運(yùn)行產(chǎn)生的熱空氣排出,完成冷熱空氣交換。同時(shí),開放式機(jī)柜散熱方案加設(shè)了機(jī)柜內(nèi)部熱交換器,以此完成內(nèi)部冷空氣注入和熱空氣排出,形成了服務(wù)器機(jī)柜的內(nèi)部冷循環(huán)體系。這種制冷形式加快了制冷循環(huán),加強(qiáng)了機(jī)房?jī)?nèi)單機(jī)柜內(nèi)的制冷效果,單塊水冷背板制冷量可達(dá)4～8 kW。配合機(jī)房空調(diào)使用,加上機(jī)房空調(diào)的制冷量,單機(jī)柜的制冷量可達(dá)8～12 kW。

       注:1指冷風(fēng),2指機(jī)柜前網(wǎng)格門,3指機(jī)柜,4指刀片服務(wù)器,5指水冷背板,6指冷風(fēng),7指熱風(fēng),8指進(jìn)水管,9指回水管,10指架空地板。

3.2 封閉式水冷機(jī)柜散熱技術(shù)

       封閉式水冷機(jī)柜散熱技術(shù)圖如2所示,這種技術(shù)的基本原理是在一套封閉的空氣循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)完成空氣循環(huán)。封閉式水冷機(jī)柜散熱技術(shù)依托全封閉式機(jī)柜,在良好的空間環(huán)境進(jìn)行空氣交換和共享,形成了相對(duì)獨(dú)立的制冷系統(tǒng)循環(huán),在一定程度上避免了能量損失。封閉式水冷機(jī)柜散熱技術(shù)內(nèi)部循環(huán)系統(tǒng)采用風(fēng)扇和交換管完成熱交換,工作時(shí)機(jī)柜風(fēng)扇吸收服務(wù)器背面排出的熱風(fēng),從回風(fēng)口送入盤管全熱交換器系統(tǒng)中冷卻,再將冷風(fēng)從送風(fēng)口送至服務(wù)器正面,灌入刀片服務(wù)器,依次循環(huán),以達(dá)到對(duì)服務(wù)器的散熱功能。封閉式水冷機(jī)柜散熱技術(shù)的可靠性較高,制冷系統(tǒng)效果較好,提高了服務(wù)器機(jī)柜內(nèi)部空氣循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)用水平,單機(jī)柜制冷量最大可達(dá)30 kW,能基本滿足機(jī)柜內(nèi)高熱密度服務(wù)器的散熱要求,適用于高熱密度機(jī)房。

       注:1指架空地板,2指冷空氣,3指服務(wù)器,4指熱空氣,5指冷卻水進(jìn)水管,6指回水管。

3.3 服務(wù)器CPU芯片散熱技術(shù)

       局部加裝散熱芯片也是服務(wù)器機(jī)柜散熱的重要技術(shù)手段。實(shí)踐證明造成服務(wù)器發(fā)熱的主要部件是芯片,且芯片使用效率和使用壽命主要受散熱處理技術(shù)的影響,在主要芯片部位加裝散熱裝置是十分必要的。采用CPU芯片高效散熱技術(shù),在主要芯片部位加裝散熱裝置,可以提高服務(wù)器機(jī)柜內(nèi)部器件的運(yùn)行效率,增強(qiáng)散熱數(shù)據(jù)服務(wù)器散熱效果,進(jìn)一步發(fā)揮散熱系統(tǒng)的散熱作用,保護(hù)重要部件。目前,制約CPU芯片水冷散熱技術(shù)廣泛應(yīng)用的原因之一是芯片狹小的內(nèi)部空間無(wú)法滿足水冷技術(shù)循環(huán)對(duì)空間的較大需求,有學(xué)者提出利用翅柱式結(jié)構(gòu)散熱器解決這一問(wèn)題,未來(lái)CPU芯片水冷散熱技術(shù)將更加成熟。

       分析服務(wù)器機(jī)柜的散熱技術(shù)可知,服務(wù)器機(jī)柜散熱技術(shù)的應(yīng)用,加快了制冷循環(huán)過(guò)程,提高了制冷效率,解決了高熱密度機(jī)柜的散熱效率問(wèn)題。主要優(yōu)點(diǎn)如下:一是實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保功能,用水作為制冷劑,非常節(jié)能環(huán)保;二是服務(wù)器機(jī)柜具有較好可靠性,能提高散熱效果;三是能有效解決機(jī)房高密度散熱問(wèn)題,制冷效率高。

4 機(jī)柜冷卻效率和冷卻的措施

       伴隨著數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)高熱密度機(jī)柜數(shù)量的不斷增加,服務(wù)器機(jī)柜散熱技術(shù)應(yīng)用的重要性日益凸顯。以高熱密度機(jī)柜散熱要求為基礎(chǔ),對(duì)服務(wù)器機(jī)柜散熱技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析,優(yōu)化服務(wù)器機(jī)柜散熱工作方案,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)服務(wù)器機(jī)柜的節(jié)能降耗,提高機(jī)房運(yùn)行的效率,還能合理調(diào)配資源,實(shí)現(xiàn)服務(wù)器機(jī)柜冷卻效果的提升。服務(wù)器機(jī)柜水冷制冷技術(shù)作為領(lǐng)域內(nèi)最新的研究成果,其適用性、實(shí)用性和優(yōu)越性十分突出,具備滿足當(dāng)前高熱密度機(jī)柜散熱要求的條件,可以應(yīng)用于服務(wù)期散熱系統(tǒng)。

在設(shè)計(jì)機(jī)房散熱方案時(shí),要將節(jié)能高效作為目標(biāo)。機(jī)房散熱方案的核心是利用水循環(huán)產(chǎn)生冷氣,實(shí)現(xiàn)服務(wù)器機(jī)柜內(nèi)部空氣流通,完成熱空氣的排出和冷空氣的導(dǎo)入,降低服務(wù)器機(jī)柜溫度。為確保機(jī)柜冷卻效率和冷卻能力,需要在機(jī)房加裝內(nèi)部空調(diào)系統(tǒng),形成封閉式循環(huán)制冷系統(tǒng),建設(shè)良好的室內(nèi)空間環(huán)境。同時(shí)結(jié)合服務(wù)器工作場(chǎng)景,采用與之相匹配的服務(wù)器機(jī)柜散熱技術(shù),利用服務(wù)器機(jī)柜后部有限空間設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng),最大程度保障服務(wù)器正常運(yùn)行。值得注意的是,由于水冷系統(tǒng)具有以水為介質(zhì)的自身特性,需要定時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù),避免服務(wù)器機(jī)柜水源泄漏造成損害。

       為實(shí)現(xiàn)機(jī)柜散熱器與機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的良好配合,需要對(duì)引入水冷散熱技術(shù)的服務(wù)器機(jī)柜所形成的制冷系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制,可以以內(nèi)部空調(diào)、溫控系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)為基礎(chǔ),引用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)打造智能化管控體系,應(yīng)用智能化管理手段監(jiān)測(cè)機(jī)柜散熱情況,一旦服務(wù)器溫度高于設(shè)定溫度立即觸發(fā)機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行,同時(shí)加快散熱系統(tǒng)的循環(huán)速度,將智能化、現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用于服務(wù)器機(jī)柜,實(shí)現(xiàn)服務(wù)器機(jī)柜散熱的自動(dòng)化和現(xiàn)代化。

5 結(jié) 語(yǔ)

       本文對(duì)服務(wù)器水冷散熱技術(shù)進(jìn)行了梳理和分析,總結(jié)了不同服務(wù)器機(jī)柜水冷散熱技術(shù)適宜的應(yīng)用情境,并結(jié)合當(dāng)前高熱密度服務(wù)器散熱需求制訂了水冷機(jī)房設(shè)計(jì)方案,采用智能化管理技術(shù)平衡多重散熱措施,確保散熱系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,保證散熱效果。盡管目前水冷散熱技術(shù)可以基本上滿足機(jī)房散熱系統(tǒng)的技術(shù)需求,但未來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)升級(jí),服務(wù)器功能必將進(jìn)一步優(yōu)化,屆時(shí)服務(wù)器機(jī)柜散熱需求有可能會(huì)要求更高,因此關(guān)于服務(wù)器機(jī)柜散熱技術(shù)的探討應(yīng)進(jìn)一步深入。

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