摘要：随着网络技术的普及和发展应用，对服务器的需求也在不断增长，由于IT设备的特殊性，在机房内设备运行中维持其所需环境是十分重要的，特别是其中的温度环境。
关键词：冷通道；数据中心机房；局部热点；气流组织
随着在数据中心机房采用大量的新型高热密度机架式服务器、刀片式服务器，我国数据中心的热密度也在不断攀升，且这一过程在不断持续。服务器机柜内温度过高、服务器宕机的问题也很常见，导致其出现宕机问题的原因，除了服务器本身出现故障之外，就是环境温度过高和断电因素，由此可见保证数据中心机房的正常运行，必须解决局部热点问题，对冷通道隔离技术具备更加科学、全面的认知。
1.机房局部热点产生
在数据中心机房运行中，导致机柜温度过高的原因主要是两方面：一方面是服务器数量的不断增加，使得数据中心空间愈加紧张，在单个机柜中需要安装多个服务器；另一方面是随着计算机的发展，其外形更加紧凑，尤其是在刀片式服务器和机架式服务器出现后，其应用在数据中心机房，功耗高而散热也更大，使得数据中心的机柜内温度不断上升，最终超过计算机设备等可以承受的正常范围。
数据机房在铺设高架地板情况下，空调冷空气会透过地板下通道传送到各机柜，而冷空气在传达到远程机柜时，风量会在传达过程中不断减弱，而高架地板下也布置着很多电缆线和管路，阻碍了冷空气的传送，使得数据中心机房产生局部热点问题。
在数据中心机房建设运行中，局部热点产生的原因主要有六方面，即单个机柜对应的穿孔底板的送风量与机柜内IT设备需要风量不匹配、机柜内空闲U位未安装、同列相邻机柜间空隙存在、机柜底部与静电底板间空间不合理、热负荷与投入制冷量的匹配性差、机柜孔密度与设备风量匹配不佳等。
2.数据中心机房对温度的要求
机房中包含数据中心的多个子系统，主要安装和保护机柜中的IT设备，而IT设备的组成主要是半导体组件、各种特殊材料和工艺制作的器件，对物理环境有着严格要求。数据机房中，对空气的调节是重要的环节，使环境达到特定标准。并保持IT设备的正常运行，对机房内部温度也作出了以下要求，具体如下表所示：
表1 开机时间房内温度要求
3.冷通道技术应用
3.1冷通道技术原理
在数据中心机房的运行中气流组织发挥着重要作用，因其IT设备的运行中功耗大，需要通过机房空调充分交换送入的冷风和散热，将设备运行产生的热量排除，使机架的温度得到有效降低，气流组织的热交换中扮演着重要角色，是重要的媒介纽带。但在数据中心机房中由于多种因素制约，会使得气流组织出现不合理或者不通畅的问题，难以发挥其应有作用，需要将机房空调设备的容量配置加大，使其满足机房建设的需求。而空调组织形式不合理的情况下，会加大空调设备投资，增大机房的PUE值。
因此，在机房运行中，需要规划好气流组织。冷通道技术则是针对这一需求进行满足。根据相关架构标准，可以采用冷热通道的方式，对机房中的冷热空气进行分区，以此来安装相关设备和机架。利用冷通道技术，可以有效隔离物理层面的冷热空气，传送交换产生的热空气到空调机组，减少不必要的冷热交换。在密封处理机房冷通道后，可以将大部分冷风送入服务器机柜，有效避免在其运行使用中存在冷热气流短路，有效降低了机房空调的能耗，对增强空调风量、提高冷风利用率具有积极意义。
3.2冷通道隔离技术具体实施
首先要科学设计冷通道施工，保证其封闭设计的科学合理，实际数据中心建设中对机柜的摆放一般是面对面的方式，对此可采用顶棚、通道门和玻璃板的方式，将冷热系统实现物理分离；其次是对冷通道与消防系统的联动设计，要考虑到联动控制问题，在冷通道设置中可以采用折叠式结构作为顶部盖板，其闭合控制可以采用直流电磁吸的方式，确保其可以正常发挥作用，在启动火灾报警系统之后，通过自动触发方式，或者人为行动开启顶部盖板，在警情消除、警报解除后，经过工作人员的认真检查和确认，对其进行手动闭合；最后是对冷通道监测功能的设计，在数据中心机房局部热点处理中使用冷通道技术，需要使其具备能够正常运行保证作用的发挥，具体要监测的内容包括了冷通道各测点的温湿度、顶端状态、侧门状态等，可以强制打开其顶端和侧门等。并且其良好运行，可以利用距离控制和监测功能，集成各项信号，从而形成机房管理控制中心。
3.3冷通道隔离的技术特点
在数据中心机房采用冷通过技术，可以有效分离机房冷热气流，该系统具备以下几方面特点：
3.3.1避免机房产生局部热点
在数据中心机房，局部热点的产生主要是缺乏有效制冷，冷气流的传送过程存在一定损耗，一般在其从精密空调设备离开后，会传送到机柜，这一过程中的冷量损失较大，不利于那些距离制冷设备设置的机柜和设备获得足够的冷量，而使其难以实现有效制冷，或者一些机柜的功率密度较高，缺乏足够冷量。在数据中心机房中，应用冷通道技术，可以减少其传送过程中的冷量损失，使得大部分的冷气可以在离开空调设备之后传送到机柜，而距离制冷设备较远的机柜设备，或者一些热点密集的区域获得正常运行所需冷量，避免了数据中心机房产生局部热点问题。
3.3.2提高冷量利用率、降低机房能耗
在数据中心机房建立起冷通道，可以减少冷热气流混合产生的冷量损失，可直接相冷通道区域、相关设备的进风面进行冷量输送，而不需要将其它区域的温度降低，可以有效降低空调的能耗。
3.3.3保证设备安全稳定运行
在数据中心机房建设中，采用冷通道隔离技术，保证了设备需要的冷量，使机柜、IT设备等可以在低温环境中运行。避免了在其运行中因为温度过高，而使设备的老化速度加快，设备的性能降低。因此，采用冷通道隔离技术对降低设备温度具有积极作用，减少了机房设备发热量，使其可以实现安全稳定运行。
3.3.4完善实施方案，便利了模块化施工
当前，在数据中心机房建设中，对冷通道技术的应用已经比较成熟，而机房设备柜的尺寸和间距都要保证符合其通用标准，在生产冷通道产品中，采用模块化生产和安装的方式，可以简化施工工序和工艺，并在具体实施中对其进行有效的监测和控制，并且其与第三方系统的联动控制设计也相当成熟，连接是十分方便的。
在冷通道布置完成之后，机房其它空间是处于一个热空气区域，在人员出入机房时，会感觉到温度适应性良好，但这种情况下设备获得了足够压力的冷气。布置冷通道要确认其先决条件，即精密空调的系统应该是下送风和上回风的，以确保送风量良好，静电底板的近空间要至少保持为450mm。在冷通道布置完成之后，要重视对其后期维护，基本上其维护成本是比较小的，但要对其机房中的照明及时更换，并且要保证移开冷通道顶棚是比较方便的。
结束语：
冷通道隔离可以有效解决数据中心机房局部热点问题，为其安全稳定运行提供可靠保障，提供机房节能减排的良好思路，将其与机房更好结合，建设节能环保的新型机房，对此还要进一步加大研究力度，促进其不断完善发展。
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论文作者:王志坚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/12
标签：机房论文; 数据中心论文; 通道论文; 机柜论文; 设备论文; 热点论文; 局部论文; 《基层建设》2018年第35期论文;