高密度机房散热技术综述

郑佩

【摘要】 本文从专利文献的视角对机房散热系统的发展进行了全面的统计分析，介绍了机房散热系统设计的重点技术分支及其发展历程。

【关键字】 机房 散热 制冷

一、 引言

机房，即互联网数据中心，其为互联网内容提供商、企业、媒体和各类网站提供大规模、高质量、安全可靠的专业化服务器托管以及ASP、EC等业务。机房中存放着高密度的服务器机柜，由于大量服务器设备以堆栈或并排方式设置在机柜中，随着电子设备的工作温度提高，机柜和机房的温度也会持续上升，如果这些热量不能有效转移，将会严重影响服务器的正常工作。

二、 机房散热技术分支

本文通过对机房散热专利文献的解读和梳理，可以发现机房散热的技术主要在于：机房散热设计、机柜散热设计、智能控制、节能。

2.1 机房散热设计

针对机房整体的散热设计又分为机房风道设计和机房制冷设备设计。

机房风道设计的原理简单来说就是将冷空气和热空气隔绝，避免冷热空气混合影响冷却空气的冷却效率，主要有两种代表方式：

公告号为CN102883579A的专利申请的主要思想是通过设置管道将机房中每个机架的热空气收集起来导出到室外；

公告号为CN104010478A的专利申请将两机柜之间作为冷通道，两机柜另一侧形成热通道，冷空气从机房底部进入冷通道，热空气进入机房天花板。

机房中制冷设备与机柜的合理布置却是决定冷热空气路径长短，影响冷却效率的一个重点所在。

一种方式是将机房分为上部的机柜空间和位于机房地板下部的制冷设备空间，同时利用机房地板下的空间作为静压腔。

另一种方式是将适量数目的制冷设备与机柜设为一组，制冷设备与机柜间隔设置，送风路径最短。

2.2 机柜散热设计

机柜的散热设计同样包含对机柜内风道的设计和对机柜内的制冷设备的设计。

机柜风道最常见的是在机柜的柜体上开设通风孔，一侧开设冷空气进风口，另一侧开设热空气出风口，可以基本实现服务器的散热。但为了使机柜内部的散热更加有效，通常会在上述基础上进一步改进。将机柜内部设置送风区、热交换区、回风区以对各不同温区进行划分；利用电子设备和导流板对冷空气进行引导以设置最适宜的热交换路径等方式都已经比较普遍。

机柜内制冷设备的一种直接方式将液冷散热器安装在元件单板内，实现到点的热处理；或是在网络机柜的下方设置机柜空调；近年来出现了更为有效的散热方式，即直接将机柜内的自成体系的电脑系统浸没在绝缘冷却液中。利用机柜制冷设备的冷却效果是明显的，不过也在一定程度上增加了机柜的冗余度。

2.3 智能控制

在机房散热系统中，一方面需要平衡制冷量和散热量的平衡，既要避免通信设备过热又要避免过度浪费电能，另一方面考虑到机柜内电子设备不同，发热量不一样，机房内的热点也不是平均分布的，为此，专利申请人将智能控制系统引入到机房散热监控中来，以实现机房散热的智能化管理和控制。

最常用的是采用温度传感器收集设备的温度信号，或是热交换后的空气温度，进风量，等等。

2.4 节能

机房本身就是一个巨大的能耗体，为其散热的制冷设备无疑将会大大增加机房的总体能耗。因此，在设计机房散热方案的同时，将节能作为目标之一也是十分重要的。

常见的两种方式有：利用温度较低的自然冷源来冷却机房，因地制宜，有效地降低机房的能耗；在机房冷却系统具有两套冷却设备，一套是常规的冷却液冷却设备，另一套则利用室外的冷却空气作为冷却剂，当室外温度在某个特定值之下或者室外温度与室内温度的差值大于某个特定值时，采用室外冷空气冷却电子设备。在室外气温较低的冬季，这种组合冷却装置也能有效降低能耗。

三、 结束语

本文针梳理了机房散热的各个主要技术分支及相关技术分支下的代表专利技术，为从业人员的技术发展布局提供了参考。

参 考 文 献

[1]李雄文，机房空调合理安装与控制对散热及节能的影响[J].智能建筑与城市信息，2010（07）

[2]沈恒，高热密度数据中心机房散热影响因素的研究，东华大学，2012