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機柜及冷通道技術

來源:YunSunGROUP 作者: 更新時間:2018/12/28 16:12:24

摘要:通過對機房氣流進行控制(如圖2、 圖3所示)來節省制冷能耗和提高服務器運行可靠性已是數據中心機房建設者的共識; 冷熱通道隔離方法、 機柜內使用擋風板和假面板防止熱空氣無限制流竄等等也已是成熟的簡單技術。

  密封冷通道技術方案

  1.概述

  通過對機房氣流進行控制(如圖2、 圖3所示)來節省制冷能耗和提高服務器運行可靠性已是數據中心機房建設者的共識; 冷熱通道隔離方法、 機柜內使用擋風板和假面板防止熱空氣無限制流竄等等也已是成熟的簡單技術。(圖1所示為一般機房的機柜布置,遠離主機房空調的機柜內設備無法得到有效的散熱,機柜內設備處于高溫環境下運行,要想使遠離主機房空調的機柜內設備得到有效散熱,要么增加輔助空調,要么再降低主機房空調的冷氣溫度, 都將大大地增加能耗。 )

  傳統機房內的氣流圖

  冷通道機房內的氣流圖-1

  冷通道機房內的氣流圖-2

  當今,數據中心的規模越來越大,基礎設施的投入也越來越多,但我們看到,大量的數據中心在設計時,默認機柜的標準高度為2米高、42U的容量,極少有考慮再挖掘機房的空間資源來提高機房的IT安裝密度。

  經過分析,推薦用2米6高度、56U容量的機柜來組成數據中心冷通道封閉系統,使用2米6高度的冷通道封閉系統具備以下優點:

  1、同樣IT裝機容量下,機房面積可以減少33.3%。這對于一個中大型數據中心來說可以節省幾千萬到上億之巨的基礎設施投資;或在現有的機房中提高IT設備容量33.3%而不需要支出額外的基礎設施建設開支。

  即:2000mm高的機柜的裝機容量為42U,2600mm高機柜的裝機容量為56U(如圖4),在兩種不同高度機柜的寬度和深度尺寸一樣時,兩種機柜相比,56U機柜比42U機柜的裝機容量增加了:

  (56-42)/42*100%=33.3%,即每臺機柜增加了33.3%的容量,在同樣的IT裝機容量時,選用56U機柜的用量比選用42U機柜的用量減少了33.3%,即占用機房的面積減少了33.3%。

  2000mm高42U與2600mm高56U高機柜比較圖

  2、可以提高建筑面積IT設備密度達33.3%,而冷通道機柜內空間體積IT設備密度并沒有增加。

  3、可以讓機房有較多的空間來分散機柜的能量密度,減少或消除機房內的熱島效應,提高設備運行的可靠性,從而減少空調的制冷溫差,起到少量的節能效果。

  4、有了2米6的高度,可以取消冷通道上部側窗結構,讓冷通道的封閉結構簡單化,成本更低;還能夠消除經側窗傳導的冷量損失。節省照明開支33.3%:在同樣面積下架設更多的IT設備,而照明強度不需要提高,按照明能耗占數據中心總能耗5%計算,可以使PUE降低0.03。

  如圖5所示為冷通道頂有側窗結構;

  圖6所示為冷通道頂無側窗結構:

  冷通道頂部有側窗結構

  冷通道頂部無側窗結構

  5、減少柜間連線長度。IT設備架設分布面積的減少也就減少了設備間連線的長度。

  以上是我們的一種推薦方案,根據客戶的具體需要,圖騰可以提供各種尺寸規格的冷通道封閉系統產品。

  設備使用規定

  該設備僅限于戶內使用,使用環境條件需滿足:

  ——工作溫度:-5℃~+50℃。

  ——相對濕度:≤85%RH(+30℃時)。

  ——垂直傾斜度:≤5%

  預期的不正當使用

  請勿在以下環境中使用:

  ——環境惡劣,粉塵或灰塵較多

  ——安裝面不平穩,車載或易晃動的載體

  ——戶外或無其他載體遮擋

  事故預防

  只有在符合各種規定后才能安裝和使用設備,這是運營商的職責。設備運行前確保沒有任何人、任何物體處于設備的危險區域內。禁止拆除、修改、規避或者關閉安全裝置。

  運輸、存儲、拆包

  1.4.1 運輸和存儲

  確保運輸過程中的穩定性以及運輸箱沒有倒置,固定以防位移;

  選擇合適的起重設備;

  保護設備不受天氣和雜質所帶來的不利影響, 產品應貯存于通風良好,溫度范圍在-25℃~+55℃,相對濕度≤85%,周圍環境不含有腐蝕性氣體,無有害化學藥品和氣體的庫房內。

  1.4.2 拆包

  將設備拆包,檢查運輸過程中是否損傷;

  若發現設備缺陷立即通知廠方;

  使用合適的運輸設備將機器運到安裝地點。

  外觀

  1.5.1 機柜涂覆層表面光潔、色澤均勻、無流掛、無露底;金屬

  件無毛刺、無銹蝕。

  1.5.2 機柜門板平整,無扭曲、無變形;門板開孔均勻。

  1.5.3 機柜標志齊全、清晰、色澤均勻、耐久可靠。

  1.5.4 機柜及其附屬部件、涂覆層、標志、飾物等均采用難燃或不燃材料(如密封板采用 SPCC 冷板制作;線纜采用阻燃的線纜)。

  2.冷通道

  2.1冷通道的應用

  冷通道主要用于單臺機柜裝機容量小于 7kW 的機柜散熱,超過 7kW 時,需在冷通道內采取其他輔助措施配合散熱: 如圖 7 所示為機房冷通道的效果圖。

  機房冷通道效果圖

  2.2冷通道的排布

  機房內的冷通道機柜排列為面對面、背對背,將兩列機柜的正面(進風面)封閉在一個通道內,通道寬度尺寸一般為 1.2m(即正面相對的兩排機柜之間的距離)。如圖 8 所示為機房單套通道效果圖

  單套冷通道效果圖

  2.3冷通道的組成

  冷通道主要由以下部件組成:機柜(機柜列)、2 組通道門(包括自動平移對開門、轉動門等)、頂蓋(含天窗)、靜電地板和其他的輔助系統(如環境監測系統、視頻監控系統等)。如圖 9 所示為冷通道部件分解效果圖。

  冷通道組件分解效果圖

  2.4關于取消機柜前門

  由機柜列、2 處通道門、頂蓋組成的冷通道已相對封閉,所以,在冷通道內的一側的機柜前門可以取消, 以降低冷通道機房的建設成本。

  3.機柜

  3.1機柜概述

  機柜為 19"標準機柜,符合 ANSI/EIA RS-310-D、IEC297-2、DIN41491; PART1、 DIN41494; PART7、 GB/T3047.2-92 標準; 兼容 ETSI標準。

  機柜主要由以下組件組成:焊接(或拼接)的九折型材框架、安裝梁、方孔條、頂蓋、底板、前后門、并柜側門、前擋風板、假面板組成。如圖 10 所示為機柜的效果圖。

  機柜靜承載能力:標準機柜 1000kg、重載機柜 1600kg

  機柜推薦外形尺寸:600mm(寬)*1100mm(深)*2600mm(高)

  機柜效果圖

  框架

  機柜框架為軋制九折型材焊接而成的整體式結構, 在遇到轉運環境不允許的情況下(如電梯高度尺寸不足且樓梯無法通過等),可采用拼裝式結構。如圖 11 所示為九折型材焊接框架的角實物圖

  九折型材焊接框架的角實物圖

  九折型材材料:SPCC 1.5mm 厚優質冷軋鋼板

  表面處理:脫脂、磷化、靜電噴塑,

  安裝梁

  安裝梁采用 1.5mm 厚優質鍍鎂鋁鋅板加工而成,美觀且防靜電。

  如圖 12 所示。

  安裝梁實物圖

  方孔條

  方孔條采用 2.0mm 厚優質鍍鎂鋁鋅板,美觀且防靜電。

  方孔條上安裝系列孔中的安裝孔位上帶有半圓形位置識別缺口,并有油墨絲印數字標識,使設備上架安裝再容易找正。如圖 13所示。

  方孔條實物圖

  前后門

  4.5.1 基本參數:

  材 料:SPCC 1.2mm 厚優質冷軋鋼板

  結 構:可拆卸結構

  門 鎖:月光旋把機柜門鎖(可選其他門鎖或客戶指定鎖)

  表面處理:脫脂、磷化、靜電噴塑

  開啟方式:單門外開

  旋轉角度:最大 110°

  開孔區域

  前后門為六角網孔門,門寬為 W,高為 H。

  門上網孔開孔區域尺寸如圖 14 所示。網孔區域在門寬度 W 方向到邊的距離小于 45mm,在門高度 H 方向上到邊的距離小于 20mm。

  機柜門開網孔區域圖

  網孔開孔率

  網孔為正六角網孔,如圖 15 所示,孔邊距 C=7.28mm,筋 L=1.2mm

  正六角網孔圖

  網孔開孔率計算公式: Rk=∑Sk/Sq×100%=C/(C+L)×100%

  式中:Rk ——開孔率;

  Sk ——開孔面積;

  Sq ——開孔區域面積;

  C ——正六邊形通風孔內切圓直徑;

  L ——筋的寬度

  對于我司產品網孔:C=7.28,L=1.2

  Rk=∑Sk/Sq×100%=7.28/(7.28+1.2)×100% =73.7%

  前后門的高密度六角網孔實物圖

  機柜前門外形美觀。如圖 17 為機柜前門安裝在機柜上時的俯視效果圖

  前門安裝效果圖

  擋風板

  在機柜的設備安裝面以前的進風側,上、下、左、右均裝有擋風板,以防止冷氣流在未進入發熱設備而從別的孔縫流竄,擋風板由上、下、左、右 4 塊組成。如圖 18 所示為機柜擋風板的效果圖。

  機柜內部進風側擋風板效果圖

  上下擋風板

  在上下擋風板上,左右各開有一敲落孔(如圖 18 所示),當設備正面需要走線時,線可通過此孔進出機柜,配合塔式過線器(如圖19 所示),根據過線量的多少在過線器上開出相應大小的孔,能達到既可以走線,又不漏氣的效果

  塔式過線器效果圖

  假面板

  有設備安裝面上,設備與設備不相連時,會有空隙,冷氣會從此空隙流竄,從而造成冷氣的損失。

  在設備與設備之間的空隙處,用假面板將空隙擋住,防止冷氣流竄。所使用的假面板為帶扣的鐵制假面板,鐵質假面板表面的紋路、顏色均與機柜表面一樣,使得整個機柜看起來更協調。假面板帶扣,在安裝時,無需螺釘和工具,手動進行安裝即可。安裝方便,效率高。圖 20 為在機柜的設備安裝面上安裝多塊假面板后的效果圖。

  工具安裝的鐵制假面板安裝效果圖

  并柜側門

  機柜在并柜安裝時,由于需防止火災時機柜間的煙火互竄,造成更大的損失,所以每兩臺機柜間加裝一塊側門板,防煙火互竄。圖 21 所示為并柜側門安裝在機柜上的效果圖。如圖 22 所示,側門未超出機柜框架的尺寸,對機柜并柜安裝毫無影響。

  機柜并柜安裝時位天機

  機柜及冷通道技術-云杉智能

  人側門板圖

  側門與橫柜框架間配合效果圖

  4.通道門

  通道門總概述

  冷通道兩端各裝有一套門。門根據打開方式分,有以下幾種類型:轉軸對開式、轉軸單開式、手動滑移對開式、自動滑移對開式。

  通常冷通道一側為自動滑移對開門(以下簡稱自動門),另一側可手動轉軸對開門,可保證在自動門受外界強大破壞力卡死時,通道內人員可手動推開轉動門逃離事故現場,充分保證了人員的安全。

  自動門,如圖 23 所示為自動門效果圖。

  材質:5mm 貼膜鋼化玻璃(可選有機玻璃或更厚的貼膜鋼化玻璃)+冷軋板制作框架,滿足剛度要求的同時又滿足了從通道外部對通道進行觀察的要求;

  自動滑移門具有防夾、斷電時自動打開功能;

  開門可選輸入密碼或刷卡,或密碼刷卡同時具備;

  冷通道內外均可開門;

  自動門電源受消防控制,消防啟動時會將自動門電源切斷,使自動門在自身的后備電池作用下打開,使內部人員迅速撤離,同時使消防氣體進行冷通道內,實現所謂的"消防聯動"

  自動門效果圖

  自動門由貼膜鋼化玻璃跟鐵制邊框組成,邊框尺寸為 50mm,將邊框做成小尺寸以便于在保證剛度的條件下有盡可能大的可視面積,如圖 24 所示。

  自動門門邊框圖

  自動門靠地板一側,邊框尺寸為 260mm,保證人在靠近門時,抬腳走路時不會踢到門玻璃,如圖 25 所示。

  自動門與地之間,自動門與機柜之間均加裝有毛刷,以防止冷氣外竄,如圖 25 所示。

  自動門靠地板側放大效果圖

  防冷氣外竄所使用的毛刷,如圖 26 所示。

  毛刷圖

  自動門可采用輸入密碼或刷卡(或兩種同時使用)的方式打開自動門,密碼盤安裝在機柜列外側門的門邊框上,離地高度 1.2m。自動門密碼盤安裝圖 27 所示。

  自動門密碼盤安裝效果圖

  在自動門位于冷通道內一側,裝有 2 個內嵌拉手,以便在出現緊急情況,自動門斷電情況下手動將門打開,內嵌拉手安裝位置如圖 28 所示,放大圖如圖 29 所示。

  冷通道內的自動門內嵌拉手安裝圖

  冷通道內的自動門內嵌拉手放大圖

  在冷通道內的機柜門上,裝有自動門從內側開門的門開關,按下時門打開,門開關安裝在機柜的前門上(無前門時安裝在框架上),離地高 1.2m。圖 30 所示

  冷通道內的自動門開關安裝圖

  冷通道門及其他所有部件玻璃均為貼膜鋼化玻璃,玻璃在遭到破壞碎裂后,不散落,而是粘附在粘貼膠紙上。貼膜鋼化玻璃破碎后如圖 31 所示。

  貼膜鋼化玻璃破碎實物圖

  手動轉軸對開門(門外形如圖 32 所示)。

  材質:5mm 貼膜鋼化玻璃(可選有機玻璃或更厚的貼膜鋼化 玻璃)+冷軋板制作框架,滿足剛度要求的同時又滿足了從通道外部對通道進行觀察的要求;

  轉軸式門可帶有自動閉門器;

  手動轉軸對開門從外側進入冷通道時需鑰匙才能進入, 而從內部通向外側時,無需用鑰匙即可打開;

  手動轉軸對開門上裝有拉手、鎖及閉門器,人在進入后轉動門會在閉門器作用下關閉,防止冷氣從門向外竄;

  冷通道手動轉軸對開門效果圖

  手動門門腳與地板間加裝毛刷, 用于封堵氣流,毛刷與自動門所用毛刷同。如圖 33 所示。

  手動門與地之間的毛刷

  手動門與門框之間,先把密封膠條粘在門邊上,關門時門框與門邊將密封條夾緊,使密封條起到封堵縫隙,防止冷氣流竄的作用。如圖 34 所示。

  手動門與門框之間的密封膠條

  頂蓋(含天窗)

  頂蓋(含天窗)安裝。

  頂蓋 (含天窗) 跨裝在兩列機柜之上, 如圖 35 所示為頂蓋 (含天窗)安裝效果圖

冷通道頂蓋效果圖

  頂蓋

  尺寸:1200mm(長)* 600mm(寬)*35mm(高);

  材質: 1.5mm 厚冷軋板多道折彎+焊接制作,滿足剛度要求;

  模塊式設計,完全互換,安裝極其方便;

  天窗

  材質為 5mm 貼膜鋼化玻璃(可選有更厚的貼膜鋼化玻璃或機玻璃或陽光板)+冷軋板制作框架,即滿足剛度要求,又不影響頂部采光,冷通道內可以不增加燈光照明組件;

  天窗分固定式和可開啟式兩種;

  可開啟式天窗分為整體天窗可開啟和兩側固定、中間部分開窗可開啟兩種;

  開啟式天窗采用翻轉式設計,電磁吸鐵斷電后靠自重翻轉打開(打開角度 90°,最大限度地讓消防氣體通過天窗進入冷通道),動作可靠;

  冷通道所用電磁鐵電源受消防控制,消防啟動時會將電磁鐵電源切斷,使頂蓋的活動天窗在自重的作用下打開,使消防氣體進行冷通道內,實現所謂的"消防聯動"

  打開后天窗最底點到地面距離≥1900mm,不影響通道內人員通行。

  頂蓋上所選用的電磁鐵尺寸小(直徑 50mm)、從冷通道內看不到電磁鐵,使得整個活動天窗的玻璃尺寸可以做到最大。如圖 36所示。

頂蓋上所安裝的電磁鐵圖

  在頂蓋上安裝有活動天窗轉動限位件,在活動天窗打開到 90度時,活動天窗與限位器接觸,不再轉動,防止了天窗在自重和慣性的作用下擺動。同時,限位件上安裝有彈性橡膠墊,可以防止活動天窗被撞壞。如圖 37 所示。

  天窗轉動限位件

  活動天窗打開時,天窗與地面垂直。如圖 38 及圖 39 所示。

活動天窗打開時的效果圖

天窗打開時的實物圖

  5.冷通道內的攝像頭、煙霧感器、溫度傳感器安裝

  在冷通道內,攝像頭安裝在靠門一側的兩個頂蓋與門相接處,但不得影響活動天窗的打開。 煙霧傳感器與溫度傳感器根據冷通道機柜列的排步及消防的需要在適當的兩頂蓋相接的地方安裝, 但不得影響活動天窗的打開。如圖 40、圖 41 所示。

冷通道內攝像頭、溫度傳感器、煙霧傳感器安裝示意圖

冷通道內攝像頭、溫度傳感器、煙霧傳感器安裝實物圖

  橋架

  可把橋架直接安裝在機柜頂部,布線方便。

  簡易橋架

  機柜頂上安裝如圖 42 所示的簡易橋架,可在直接在機柜頂上走線,且可以將走線區域劃為多個部分, 劃分為多個線槽走多類型的線,且大小可以調節。

柜頂上安裝簡易橋架效果圖

  冷通道機柜頂上加裝簡易式橋架,如圖 43 所示

冷通道機柜頂上加裝簡易式橋架效果圖

  特殊的安裝環境

  當冷通道一側是房屋柱子,另一側是機柜時,安裝效果圖所圖44 所示

  冷通道中間有房屋立柱時的安裝示意圖

  當冷通道兩側機柜的寬度不一致時,安裝效果圖所圖 45 所示。

  當冷通道兩列機柜的寬度不一樣時

  當冷通道一側為機柜,另一側為墻時的安裝方式,安裝圖如圖 46所示。

冷通道一側為墻,另一側為機柜的安裝效果圖

  6.機房監控系統(可選配件)

  通道內的溫濕度傳感器

  冷通內冷空氣溫度及濕度由溫濕傳感器測出后通過大屏顯示液晶屏顯示,液晶屏可安裝在冷通道門眉上,從冷通外面就以直接察看,無需開起通道門進入通道內察看。如圖 47、圖 48 所示

  溫濕度顯示屏在冷通道門眉上的安裝效果圖。

安裝在冷通道門眉上的溫濕度顯示屏放大效果圖

  冷通道外側的溫濕度傳感器

  當需要在冷通道熱氣側檢測某一點的溫濕度時, 可以在該點安裝帶數顯的溫濕度傳感器,并將傳感器安裝在機柜的后門上,可以從冷通道外面直接察看而無需進入冷通道內。如圖 49 所示。

冷通道熱風側安裝溫濕度傳感器的示意圖

  監控主機

  所有溫濕度傳感器通過 R485 網線連接到智能pdu上,然后智能pdu(更多智能PDU信息請登錄:www.yunsungroup.com)通過IP通訊,將所檢測的結果傳送給主機。監控主機可設制溫濕度的上、下限告警點值,當溫濕度傳感器檢測到的溫濕度超過設置值時, 監控主機發機發送手機短信息及撥打電話到機房管理人員手機給予告警。監控主機為機架式結構,直接安裝在冷通道的機柜內。監控主機的安裝圖如圖 50 所示。

監控主機的安裝示意圖

  聲光報警器聲光報警器可安裝在冷通道外側,也可安裝在冷道內,當監控主機發出告警時,現場通過聲光報警器報警。

  局部高熱量時的散熱處理

  當局部機柜發熱量明顯超過其他同一冷通道內的機柜時,可采用將此處兩臺機柜圍成一個更小的封閉空間, 在這個更小的封閉空間的開孔靜電地板上增加向上吹氣的風扇和控制氣流方向的百葉窗。 以增加此機柜進氣側的進氣量來解決散熱的問題。如圖 51 所示。

解決局部高熱量散熱的方案示意圖

  責任編輯:DJ編輯

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