高密度機(jī)房散熱技術(shù)綜述

鄭佩

【摘要】 本文從專利文獻(xiàn)的視角對(duì)機(jī)房散熱系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了全面的統(tǒng)計(jì)分析，介紹了機(jī)房散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)技術(shù)分支及其發(fā)展歷程。

【關(guān)鍵字】 機(jī)房 散熱 制冷

一、 引言

機(jī)房，即互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，其為互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容提供商、企業(yè)、媒體和各類網(wǎng)站提供大規(guī)模、高質(zhì)量、安全可靠的專業(yè)化服務(wù)器托管以及ASP、EC等業(yè)務(wù)。機(jī)房中存放著高密度的服務(wù)器機(jī)柜，由于大量服務(wù)器設(shè)備以堆?；虿⑴欧绞皆O(shè)置在機(jī)柜中，隨著電子設(shè)備的工作溫度提高，機(jī)柜和機(jī)房的溫度也會(huì)持續(xù)上升，如果這些熱量不能有效轉(zhuǎn)移，將會(huì)嚴(yán)重影響服務(wù)器的正常工作。

二、 機(jī)房散熱技術(shù)分支

本文通過對(duì)機(jī)房散熱專利文獻(xiàn)的解讀和梳理，可以發(fā)現(xiàn)機(jī)房散熱的技術(shù)主要在于：機(jī)房散熱設(shè)計(jì)、機(jī)柜散熱設(shè)計(jì)、智能控制、節(jié)能。

2.1 機(jī)房散熱設(shè)計(jì)

針對(duì)機(jī)房整體的散熱設(shè)計(jì)又分為機(jī)房風(fēng)道設(shè)計(jì)和機(jī)房制冷設(shè)備設(shè)計(jì)。

機(jī)房風(fēng)道設(shè)計(jì)的原理簡單來說就是將冷空氣和熱空氣隔絕，避免冷熱空氣混合影響冷卻空氣的冷卻效率，主要有兩種代表方式：

公告號(hào)為CN102883579A的專利申請(qǐng)的主要思想是通過設(shè)置管道將機(jī)房中每個(gè)機(jī)架的熱空氣收集起來導(dǎo)出到室外；

公告號(hào)為CN104010478A的專利申請(qǐng)將兩機(jī)柜之間作為冷通道，兩機(jī)柜另一側(cè)形成熱通道，冷空氣從機(jī)房底部進(jìn)入冷通道，熱空氣進(jìn)入機(jī)房天花板。

機(jī)房中制冷設(shè)備與機(jī)柜的合理布置卻是決定冷熱空氣路徑長短，影響冷卻效率的一個(gè)重點(diǎn)所在。

一種方式是將機(jī)房分為上部的機(jī)柜空間和位于機(jī)房地板下部的制冷設(shè)備空間，同時(shí)利用機(jī)房地板下的空間作為靜壓腔。

另一種方式是將適量數(shù)目的制冷設(shè)備與機(jī)柜設(shè)為一組，制冷設(shè)備與機(jī)柜間隔設(shè)置，送風(fēng)路徑最短。

2.2 機(jī)柜散熱設(shè)計(jì)

機(jī)柜的散熱設(shè)計(jì)同樣包含對(duì)機(jī)柜內(nèi)風(fēng)道的設(shè)計(jì)和對(duì)機(jī)柜內(nèi)的制冷設(shè)備的設(shè)計(jì)。

機(jī)柜風(fēng)道最常見的是在機(jī)柜的柜體上開設(shè)通風(fēng)孔，一側(cè)開設(shè)冷空氣進(jìn)風(fēng)口，另一側(cè)開設(shè)熱空氣出風(fēng)口，可以基本實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的散熱。但為了使機(jī)柜內(nèi)部的散熱更加有效，通常會(huì)在上述基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)。將機(jī)柜內(nèi)部設(shè)置送風(fēng)區(qū)、熱交換區(qū)、回風(fēng)區(qū)以對(duì)各不同溫區(qū)進(jìn)行劃分；利用電子設(shè)備和導(dǎo)流板對(duì)冷空氣進(jìn)行引導(dǎo)以設(shè)置最適宜的熱交換路徑等方式都已經(jīng)比較普遍。

機(jī)柜內(nèi)制冷設(shè)備的一種直接方式將液冷散熱器安裝在元件單板內(nèi)，實(shí)現(xiàn)到點(diǎn)的熱處理；或是在網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜的下方設(shè)置機(jī)柜空調(diào)；近年來出現(xiàn)了更為有效的散熱方式，即直接將機(jī)柜內(nèi)的自成體系的電腦系統(tǒng)浸沒在絕緣冷卻液中。利用機(jī)柜制冷設(shè)備的冷卻效果是明顯的，不過也在一定程度上增加了機(jī)柜的冗余度。

2.3 智能控制

在機(jī)房散熱系統(tǒng)中，一方面需要平衡制冷量和散熱量的平衡，既要避免通信設(shè)備過熱又要避免過度浪費(fèi)電能，另一方面考慮到機(jī)柜內(nèi)電子設(shè)備不同，發(fā)熱量不一樣，機(jī)房內(nèi)的熱點(diǎn)也不是平均分布的，為此，專利申請(qǐng)人將智能控制系統(tǒng)引入到機(jī)房散熱監(jiān)控中來，以實(shí)現(xiàn)機(jī)房散熱的智能化管理和控制。

最常用的是采用溫度傳感器收集設(shè)備的溫度信號(hào)，或是熱交換后的空氣溫度，進(jìn)風(fēng)量，等等。

2.4 節(jié)能

機(jī)房本身就是一個(gè)巨大的能耗體，為其散熱的制冷設(shè)備無疑將會(huì)大大增加機(jī)房的總體能耗。因此，在設(shè)計(jì)機(jī)房散熱方案的同時(shí)，將節(jié)能作為目標(biāo)之一也是十分重要的。

常見的兩種方式有：利用溫度較低的自然冷源來冷卻機(jī)房，因地制宜，有效地降低機(jī)房的能耗；在機(jī)房冷卻系統(tǒng)具有兩套冷卻設(shè)備，一套是常規(guī)的冷卻液冷卻設(shè)備，另一套則利用室外的冷卻空氣作為冷卻劑，當(dāng)室外溫度在某個(gè)特定值之下或者室外溫度與室內(nèi)溫度的差值大于某個(gè)特定值時(shí)，采用室外冷空氣冷卻電子設(shè)備。在室外氣溫較低的冬季，這種組合冷卻裝置也能有效降低能耗。

三、 結(jié)束語

本文針梳理了機(jī)房散熱的各個(gè)主要技術(shù)分支及相關(guān)技術(shù)分支下的代表專利技術(shù)，為從業(yè)人員的技術(shù)發(fā)展布局提供了參考。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李雄文，機(jī)房空調(diào)合理安裝與控制對(duì)散熱及節(jié)能的影響[J].智能建筑與城市信息，2010（07）

[2]沈恒，高熱密度數(shù)據(jù)中心機(jī)房散熱影響因素的研究，東華大學(xué)，2012