CN112566450A - 一种高热密度机房热管理方法 - Google Patents

一种高热密度机房热管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明为克服现有集成机房热量管理缺失造成机房局部热量急剧升高的问题，公开了一种高热密度机房热管理方法，包括步骤1.对集成机房内每个电子设备的发热量进行估算；步骤2.电子设备组合形成多个电子设备列，以其发热量估算值之和为基准呈现梯度布置安装；步骤3.根据电子设备列的布置方式设置循环风冷源位置以及出风方向；步骤4.获取各个电子设备列所在区域的实时温度，与预设值进行比较，判断是否开启强制抽风散热。本发明提供一种高热密度机房热管理方法，预先对电子设备的发热量进行估计，并进行电子设备组合，相当于提前构建热量集中区域，然后充分利用循环风冷源对该区域进行降温，防止集成机房局部的高散热量，以及局部温度的急剧升高。

Description

一种高热密度机房热管理方法
技术领域
本发明涉及机房技术领域，尤其涉及一种高热密度机房热管理方法。
背景技术
随着通信设备的迅猛发展，通信机房建设中出现了高热密度问题。高热密度问题的出现与电子计算机本身以及集成化程度的发展变化密切相关。高热密度机柜的功率可达到20kW以上，这种负荷大大超出了一般机房的散热能力，不可避免地带来了机房局部的高散热量，以及局部温度的急剧升高。因此，如何对机房内得热量进行的管理，以维持机房正常运行是亟待解决的问题。
发明内容
本发明为克服现有集成机房热量管理缺失造成机房局部热量急剧升高的问题，提供一种高热密度机房热管理方法，预先对电子设备的发热量进行估计，并进行电子设备组合，相当于提前构建热量集中区域，然后充分利用循环风冷源对该区域进行降温，防止集成机房局部的高散热量，以及局部温度的急剧升高。
本发明采用的技术方案是：
一种高热密度机房热管理方法，包括
步骤1. 对集成机房内每个电子设备的发热量进行估算；
步骤2. 根据集成机房内安装高度、每个电子设备的发热量估算值、电子设备的体积以及电子设备之间功能关联性，进行电子设备组合，形成多个电子设备列，多个电子设备列以其发热量估算值之和为基准呈现梯度布置安装；
步骤3. 根据电子设备列的布置方式设置循环风冷源位置以及出风方向；
步骤4. 获取各个电子设备列所在区域的实时温度，与预设值进行比较，判断是否开启强制抽风散热。
进一步地，所述步骤1中，电子设备的发热量估算可依据以下公式进行：
Q=860*P*H1*H2*H3，
其中，P，为电子设备的功率，单位kW，
H1，为使用系数，
H2，为利用系数，
H3，为负荷工作均匀系数。
进一步地，H1为0.2~0.5；H2为0.6~0.7；H3为0.6~0.9。
进一步地，所述步骤2中，多个电子设备列以发热量估算值之和为纵坐标，以电子设备的安装方向为横坐标，呈直线上升方式设置。
进一步地，多个电子设备列以发热量估算值之和为纵坐标，以电子设备的安装方向为横坐标，呈一个或两个正态分布方式设置。
进一步地，所述步骤3中，当电子设备列呈直线上升方式设置时，集成机房内采用循环风冷源单向出风，其设置在发热量估算值之和最高的电子设备列附近；冷风自发热量估算值之和最高的电子设备列向发热量估算值之和最低的电子设备列流动，然后循环流动回到风冷源处。
进一步地，所述步骤3中，当电子设备列呈直线上升方式设置时，集成机房内采用循环风冷源双向出风，其设置在任意中间位置处电子设备列附近；冷风从两边分别向发热量估算值之和最高的电子设备列以及发热量估算值之和最低的电子设备列方向流动，然后循环流动回到风冷源处。
进一步地，所述步骤3中，当电子设备列呈一个正太分布方式设置时，集成机房内采用循环风冷源双向出风，其设置在发热量估算值之和最高的电子设备列附近；冷风自发热量估算值之和最高的电子设备列向两边流动，然后循环流动回到风冷源处。
进一步地，当电子设备列呈两个正太分布方式设置时，集成机房内采用循环风冷源双向出风，其设置两个正太分布中间低点的电子设备列附近；冷风自发热量估算值之和最低的电子设备列向发热量估算值之和最高的电子设备列流动，然后再吹向发热量估算值之和最低的电子设备列，最后循环流动回到风冷源处。
进一步地，所述步骤4中，若每个电子设备列所在区域的实时温度均高于预设值，循环风冷源进行降温的同时，对集成机房内进行强制抽风散热；
若部分电子设备列所在区域的实时温度均高于预设值，循环风冷源进行降温的同时，可选择性开启对集成机房内进行强制抽风散热；
若每个电子设备列所在区域的实时温度均低于预设值，仅采用循环风冷源进行降温。
本发明的有益效果是：
为解决现有集成机房中热量管理缺失造成机房局部热量急剧升高的问题，采用本发明提供了一种高热密度机房热管理方法，包括电子设备发热量估算、电子设备组合及排布、循环风冷源设置等步骤。采用本发明中的方法，预先对电子设备的发热量进行估计，并进行电子设备组合，相当于提前构建热量集中区域，然后充分利用循环风冷源对该区域进行降温，防止集成机房局部的高散热量，以及局部温度的急剧升高。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有现技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中，集成机房的示意图。
图2为实施例中，电子设备列与循环风冷源的位置示意图一。
图3为实施例中，电子设备列与循环风冷源的位置示意图二。
图4为实施例中，电子设备列与循环风冷源的位置示意图三。
图5为实施例中，电子设备列与循环风冷源的位置示意图四。
图6为实施例中，电子设备列与循环风冷源的位置示意图五。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。
下面结合附图对发明的实施例进行详细说明。
现有技术中，多采用集成机房，其结构如附图1所示。集成机房内有第一个工作区、第二工作区和第三工作区。电子设备通常成列安装在第二工作区内，且第二工作区也是集成机房热量的集中区域。如果第二工作区内热量集中，局部温度过高，容易导致电子设备宕机，从而影响集成机房的正常的工作状态。
集成机房通常安装在建筑物内部，集成内部的热量来源包括电子设备、电缆、照明、外部环境等，其中，以电子设备为主要来源。鉴于此，为对第二工作区内产生的热量管理，以维持电子设备正常的工作状态，本实施例中提供一种高热密度机房热管理方法，步骤包括：
步骤1.对集成机房内每个电子设备的发热量进行估算。
电子设备的发热量估算可依据以下公式进行：
Q=860*P*H1*H2*H3 （1），
其中，P，为电子设备的功率，单位kW。
H1，为使用系数，一般选取0.2~0.5。
H2，为利用系数，一般选取0.6~0.7。
H3，为负荷工作均匀系数，一般选取0.6~0.9。
步骤2.根据集成机房内的安装高度、每个电子设备的发热量估算值、电子设备的体积以及各个电子设备之间功能关联性，进行电子设备组合，形成多个电子设备列，多个电子设备列以其发热量估算值之和为基准呈现梯度布置安装。
梯度布置形式包括以下几种方式：
多个电子设备列以发热量估算值之和为纵坐标，以电子设备的安装方向为横坐标，呈直线上升方式设置。
多个电子设备列以发热量估算值之和为纵坐标，以电子设备的安装方向为横坐标，呈一个正态分布方式设置。
多个电子设备列以发热量估算值之和为纵坐标，以电子设备的安装方向为横坐标，呈两个正态分布方式设置。呈两个正态分布时，每个正太分布的最高点值相同或者不相同。
步骤3.根据电子设备列的布置方式设置循环风冷源位置以及出风方向。
循环风冷源的布置形式包括以下几种方式：
当电子设备列呈直线上升方式设置时，集成机房内采用循环风冷源如空调可单向出风，其设置在发热量估算值之和最高的电子设备列附近。冷风自发热量估算值之和最高的电子设备列向发热量估算值之和最低的电子设备列流动，然后循环流动回到风冷源处，如附图2所示。
当电子设备列呈直线上升方式设置时，集成机房内采用循环风冷源如空调可双向出风，其设置在非发热量估算值之和最高的电子设备列以及非发热量估算值之最低的电子设备列即任意中间位置处电子设备列附近。冷风从两边分别向发热量估算值之和最高的电子设备列以及发热量估算值之和最低的电子设备列方向流动，然后循环流动回到风冷源处，如附图3所示。
当电子设备列呈一个正太分布方式设置时，集成机房内采用循环风冷源如空调可双向出风，其设置在发热量估算值之和最高的电子设备列附近。冷风自发热量估算值之和最高的电子设备列向两边流动，然后循环流动回到风冷源处，如附图4所示。
当电子设备列呈两个正太分布方式设置时，集成机房内采用循环风冷源如空调可双向出风，其设置两个正太分布中间低点的电子设备列附近。冷风自发热量估算值之和最低的电子设备列向发热量估算值之和最高的电子设备列流动，然后再吹向发热量估算值之和最低的电子设备列，最后循环流动回到风冷源处，如附图5所示。
步骤4.获取各个电子设备列所在区域的实时温度，与预设值进行比较，判断是否开启强制抽风散热。
若每个电子设备列所在区域的实时温度均高于预设值，循环风冷源进行降温的同时，对集成机房内进行强制抽风散热。
若部分电子设备列所在区域的实时温度均高于预设值，循环风冷源进行降温的同时，可选择性开启对集成机房内进行强制抽风散热。
若每个电子设备列所在区域的实时温度均低于预设值，仅采用循环风冷源进行降温。
采用本实施例中的方法，预先对电子设备的发热量进行估计，并进行电子设备组合，相当于基于其实际工作情况从理论上提前构建热量集中区域，通过合理化布局，该集中区域与循环风冷源邻近，通过循环风冷源先对该区域进行降温，可有效防止集成机房局部的高散热量，以及局部温度的急剧升高。
具体的，以下表记载的电子设备为例进行说明
电子设备编号 发热量估算值 电子设备编号 发热量估算值
S1 1 S8 1
S2 3 S9 8
S3 10 S10 6
S4 15 S11 10
S5 6 S12 4
S6 1 S13 7
S7 1 S14 2
根据集成机房内安装高度、每个电子设备的发热量估算值、电子设备的体积以及电子设备之间功能关联性，形成六个电子设备列，如下：
第一列：S1+S14，发热量估算值和为3；
第二列：S2+S13，发热量估算值和为10；
第三列：S3+S12，发热量估算值和为14
第四列：S4+S11，发热量估算值和为25；
第五列：S5+S10，发热量估算值和为12；
第六列：S6+S9，发热量估算值和为9；
第七列：S7+S8，发热量估算值和为2；
其中，第四列发热量估算值和最高。
六个电子设备列采用附图6中所示的布置方式，以发热量估算值之和为纵坐标，以电子设备的安装方向为横坐标，呈一个正态分布方式设置。集成机房内采用循环风冷源如空调双向出风，设置在第三列和第四列之间。一侧冷风依次吹过第三列、第二列和第一列，另一侧冷风依次吹过第四列、第五列和第六列。第三列和第四列与空调邻近，冷风与其接触时，降低其发热量。冷风换热后，温度上升。后续第二列和第一列以及第五列和第六列的发热量相对较少，流动风可以使后续电子设备列处于相对稳定的发热量下，从而从整体上维持处于稳定的工作状态。运行过程中，未开启集成机房墙壁的排风扇进行强制抽风散热。
该集成机房连续运行500h，无局部过热以及电子设备宕机的情况发生。

Claims (10)

1.一种高热密度机房热管理方法，其特征在于：包括
步骤1. 对集成机房内每个电子设备的发热量进行估算；
步骤2.根据集成机房内安装高度、每个电子设备的发热量估算值、电子设备的体积以及各个电子设备之间功能关联性，进行电子设备组合，形成多个电子设备列，多个电子设备列以其发热量估算值之和为基准呈现梯度布置安装；
步骤3. 根据电子设备列的布置方式设置循环风冷源位置以及出风方向；
步骤4. 获取各个电子设备列所在区域的实时温度，与预设值进行比较，判断是否开启强制抽风散热。
2.根据权利要求1所述的高热密度机房热管理方法，其特征在于：所述步骤1中，电子设备的发热量估算可依据以下公式进行：
Q=860*P*H1*H2*H3，
其中，P，为电子设备的功率，单位kW，
H1，为使用系数，
H2，为利用系数，
H3，为负荷工作均匀系数。
3.根据权利要求2所述的高热密度机房热管理方法，其特征在于：H1为0.2~0.5；H2为0.6~0.7；H3为0.6~0.9。
4.根据权利要求1所述的高热密度机房热管理方法，其特征在于：所述步骤2中，多个电子设备列以发热量估算值之和为纵坐标，以电子设备的安装方向为横坐标，呈直线上升方式设置。
5.根据权利要求1所述的高热密度机房热管理方法，其特征在于：多个电子设备列以发热量估算值之和为纵坐标，以电子设备的安装方向为横坐标，呈一个或两个正态分布方式设置。
6.根据权利要求4所述的高热密度机房热管理方法，其特征在于：所述步骤3中，当电子设备列呈直线上升方式设置时，集成机房内采用循环风冷源单向出风，其设置在发热量估算值之和最高的电子设备列附近；冷风自发热量估算值之和最高的电子设备列向发热量估算值之和最低的电子设备列流动，然后循环流动回到风冷源处。
7.根据权利要求4所述的高热密度机房热管理方法，其特征在于：所述步骤3中，当电子设备列呈直线上升方式设置时，集成机房内采用循环风冷源双向出风，其设置在任意中间位置处电子设备列附近；冷风从两边分别向发热量估算值之和最高的电子设备列以及发热量估算值之和最低的电子设备列方向流动，然后循环流动回到风冷源处。
8.根据权利要求5所述的高热密度机房热管理方法，其特征在于：所述步骤3中，当电子设备列呈一个正太分布方式设置时，集成机房内采用循环风冷源双向出风，其设置在发热量估算值之和最高的电子设备列附近；冷风自发热量估算值之和最高的电子设备列向两边流动，然后循环流动回到风冷源处。
9.根据权利要求5所述的高热密度机房热管理方法，其特征在于：当电子设备列呈两个正太分布方式设置时，集成机房内采用循环风冷源双向出风，其设置两个正太分布中间低点的电子设备列附近；冷风自发热量估算值之和最低的电子设备列向发热量估算值之和最高的电子设备列流动，然后再吹向发热量估算值之和最低的电子设备列，最后循环流动回到风冷源处。
10.根据权利要求1所述的高热密度机房热管理方法，其特征在于：所述步骤4中，若每个电子设备列所在区域的实时温度均高于预设值，循环风冷源进行降温的同时，对集成机房内进行强制抽风散热；
若部分电子设备列所在区域的实时温度均高于预设值，循环风冷源进行降温的同时，可选择性开启对集成机房内进行强制抽风散热；
若每个电子设备列所在区域的实时温度均低于预设值，仅采用循环风冷源进行降温。
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