案例分析：高溫數據信息中心機架改良設計

將數據中心計算機房的環境溫度提高到65攝氏度(149華氏度)可以幫助公司大大降低冷卻成本。機房空調指能夠充分滿足機房環境條件要求的機房專用精密空調機，是在近30年中逐漸發展起來的一個新機種，特點為大風量、熱負荷變化，應用于圖書館、檔案館、印鈔廠等。機房專用空調對機房來講，其情況卻大不相同，機房主要是設備散出的顯熱，室內工作人員散出的熱負荷及夏季進入房間的新鮮空氣的熱濕負荷（僅占總負荷的5%）。精密空調通常舒適性空調冷負荷中有30%是為了消除潛熱負荷，有70%是為了消除顯熱負荷。然而，在如此高的溫度下維持操作是個挑戰，更不用說在如此惡劣的環境下工作的恐怖了。風扇安裝在框架內，以防止它們在高于70攝氏度(158華氏度)的溫度下工作。有了這種配置，風扇入口必須仔細設計，以容納一個灰塵過濾器。排氣系統是重要的，以防止大的速度變化，因為空氣接近保持架，這使得它難以滿足的要求，任何卡可以放置在任何槽的機架。

我們為客戶設計了一個機架，它可以在65攝氏度下無限運行，并消散到2 kW。這種設計的目標是降低灰塵過濾器的壓降和維護頻率，并提供相對均勻的空氣分布，以便大功率卡可以放置在任何插槽中。

數據中心的高溫操作不但會帶來潛在的操作問題，同時也可能導致某些訪問和維護問題。雖然65℃的機房操作環境要顯著低于一間桑拿浴室的溫度，但人的舒適度和安全則是一個相當嚴重的問題。機架設計必須允許快速能夠更換所有部件，包括風扇和過濾器。此外，維修頻率必須保持不變或降低。更頻繁地更換風扇顯然增加了成本和停機時間。

管理氣流和壓力下降

在運行期間，大多數風扇將被限制在70C。在65℃時，平均故障間隔時間不會真正允許可接受的更換頻率。較高的空氣流量可以降低空氣通過風扇前的溫度，但會增加噪音，性能較高的風扇需要補償壓降的增加。

實際的解決問題方案是在機架的進氣口安裝一個風扇。空氣質量流量僅由機架的負載能力決定，風扇始終需要面對的是65C的最高環境溫度。

對安裝在進氣口的風機設計，需要對壓降動態管理。在風口處，動壓與風速有關。如果我們能夠在高動態壓力區域放置關鍵部件，動態壓力是非常有用的。但是我們客戶的規格要求每個槽都有統一的氣流。從前到后的每個槽中的氣流也必須是均勻的。氣流的均勻性簡化了新卡的設計和新卡在機箱中的位置。我們必須以盡可能小的容積來管理動態壓降，同時保持低的壓降，這樣就不需要高性能、高成本的風機。

保持芯片冷卻

65C高溫的工作環境會影響芯片的散熱和冷卻。我們可以考慮兩種方案來處理這個問題:增加運行環境中的空氣循環和優化散熱器。我們重點關注散熱器的壓降優化，增加通過這些裝置的空氣流量，以免讓風扇達到自身A限，也不會產生跨越堵塞的高壓降。

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