數(shù)據(jù)中心風(fēng)冷與液冷數(shù)據(jù)通信設(shè)備概述
2011/1/7 17:43:44
本文探討機架或機柜內(nèi)部可能采用的液冷系統(tǒng)。本文介紹七種常用的數(shù)據(jù)通信設(shè)備冷卻配置方式，其他配置方式也是可行的，但為了簡單，便不再討論。
這些系統(tǒng)借助化學(xué)、物理與熱工性能可由CDU進(jìn)行調(diào)節(jié)的流體，將機架或機柜內(nèi)的熱量帶走。被調(diào)節(jié)的流體可能是水、抗凍混合液體、非導(dǎo)電流體或制冷劑等。
圖4.8是一臺風(fēng)冷與液冷組合冷卻的機架或機柜示意圖。計算機房內(nèi)的空氣和經(jīng)調(diào)節(jié)后的液體各自帶走了一部分熱負(fù)荷。在這種配置方式中，空氣是進(jìn)入數(shù)據(jù)通信設(shè)備內(nèi)的惟一冷卻介質(zhì)，空氣一液體換熱器是帶走了迸、出數(shù)據(jù)通信設(shè)備的空氣中的熱量，于是，減少了計算機房的空調(diào)熱負(fù)荷，減少了熱空氣循環(huán)量。換熱器可以安裝在機架或機柜的門上，或沿著氣流的任何位置上。但無論哪種情況，都應(yīng)該考慮換熱器的有效性以及冷凝問題，尤其是將換熱器設(shè)置在數(shù)據(jù)通信設(shè)備上游的配置方式。此外，如果通過換熱器的空氣壓力降非常小，就不需要附加風(fēng)機來獲得必要的空氣循環(huán)量。
圖4.9展示了一種還是僅用空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)人數(shù)據(jù)通信設(shè)備內(nèi)的封閉型機柜。在此情況下，若不考慮計算機房內(nèi)的空氣，全部熱負(fù)荷(機板上的散熱量除外)是由調(diào)節(jié)后的流體帶走的，還可能需另加風(fēng)機來驅(qū)動足夠的風(fēng)量通過系統(tǒng)。為了冷卻數(shù)據(jù)通信設(shè)備，這種配置方式如圖4.1配置那樣需要相同的冷空氣量。風(fēng)機和換熱器可以安裝在各種位置，例如，風(fēng)機可以安裝在后門上的風(fēng)道內(nèi)，而換熱器可以設(shè)置在機柜的底部，其目的是為了有足夠的風(fēng)量來吸取全部熱負(fù)荷，同時也為了獲得良好的氣流分布，避免機柜內(nèi)冷卻不均勻和出現(xiàn)"熱部位"。
圖4.9液冷機柜內(nèi)封閉式風(fēng)冷數(shù)據(jù)通信設(shè)備
圖4.1說明了一種僅靠液體進(jìn)行內(nèi)部傳熱的機架和機柜。圖中所示的
圖4.1液冷機架內(nèi)也冷數(shù)據(jù)通信設(shè)備
換熱器和水泵是任選項，以明確來自CHWS或CWS回路中的設(shè)施級工作流體是經(jīng)過了充分調(diào)節(jié)的，可百接進(jìn)入數(shù)據(jù)通信設(shè)備。除非機柜帶一個就地的CDU，否則CDU能限制流體泄漏量的一個重要優(yōu)點就喪失了。
圖4 11表示在圖4 10系統(tǒng)中增加了用計算機房空氣來冷卻。鑒于各種不同的熱源及其不同的形式，我們期望這種配置方式將更多地被應(yīng)用，這是因為氣流穿過組合體、不均勻幾何體時以空氣來補充比用水更容易。
圖4.11風(fēng)冷/液冷機架內(nèi)開敞式風(fēng)冷與液冷數(shù)據(jù)通信設(shè)備
圖4.12的布置更進(jìn)了一步。與圖4.11相似，該圖所示為一種風(fēng)冷與液冷的組合方式，只是現(xiàn)在機柜內(nèi)的空氣進(jìn)行閉式循環(huán)。機柜內(nèi)的空氣由一個單獨的換熱器進(jìn)行冷卻。這種配置方式表示了一臺機柜內(nèi)有多臺數(shù)據(jù)通信設(shè)備，有些數(shù)據(jù)通信設(shè)備是液冷，其他的是風(fēng)冷。該圖也可表示為數(shù)據(jù)通信設(shè)備中某些部件(如中央處理單元——CPU)是液冷，其他部件(如電源)是風(fēng)冷。
圖4.12液冷機架內(nèi)封閉式風(fēng)冷與液冷數(shù)據(jù)通信設(shè)備
圖4.13和圖4.14展示了機架或機柜內(nèi)采用了蒸氣壓縮循環(huán)換熱器。圖4.13中采用了一個內(nèi)置的數(shù)據(jù)通信設(shè)備冷卻系統(tǒng)——DECS;在圖4.14中，空氣是循環(huán)于數(shù)據(jù)通信設(shè)備與蒸氣壓縮系統(tǒng)之間的工作流體。
圖4.13采用蒸汽壓縮系統(tǒng)的液冷機架內(nèi)的液冷數(shù)據(jù)通信設(shè)備
圖4.14采用蒸汽壓縮循環(huán)的也冷機柜內(nèi)的風(fēng)冷數(shù)據(jù)通信設(shè)備
在以上列出的所有系統(tǒng)中，主要熱匯是冷水系統(tǒng)(CHWS)(冷水機組，或冷卻水系統(tǒng)(CWS)中由設(shè)施調(diào)節(jié)的流體，在某些情況下，由計算機房的空調(diào)風(fēng)加以輔助。當(dāng)采用直接蒸發(fā)(DX)系統(tǒng)時，設(shè)施調(diào)節(jié)的流體將是液體制冷劑。當(dāng)很大的熱負(fù)荷由調(diào)節(jié)流體帶走時，計算機房內(nèi)的空氣溫度允許上升，以提供更適宜的工作環(huán)境。然而，由于液體冷卻方式比空氣更有效，目前對所用流體關(guān)心的焦點百先是提高其散熱量，其次是芯片工作溫度較高會有熱故障的危險和使其壽命縮短，另外還有降低能耗費用的問題。
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