一种高发热量的云服务器的高低温工作室的风道设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及云服务器进行高低温试验技术，尤其涉及一种高发热量的云服务器的高低温工作室的风道设计方法。
【背景技术】
[0002]随着云计算技术的快速发展，云服务器应运而生。云服务器通过硬件聚合实现了计算、存储、网络的模块化，散热、供电、管理的集中化。基于云服务器的基础架构，可设计出丰富多样的节点及配置，因此，云服务器具有计算密度高、存储密度高、体积大、发热量大的特征。为了科学验证云服务器的散热设计，需要设计一个满足高发热量的云服务器的高低温交变湿热试验室。
[0003]云服务器为整机柜一体化设计，包含了 42U高度的机柜、冗余AC供电电源、散热风扇模组、32个服务器节点、3台48 口以太网交换机等，云服务器的外形尺寸较大。
[0004]云服务器不带外包装时的尺寸:
600 mm W (宽)X 1200 mm D (深)X 2500mm H (高)
云服务器带外包装时的尺寸:
1000 mm W (宽)X 1400 mm D (深)X 2550mm H (高)
单台服务器最大负载功率为15KW，同时放置两台服务器，共计30KW。30KW供电负载，100%用于发热，即30KW的发热量。
[0005]机柜内的服务器节点采取水平放置，冷风从前部进风，经过发热的CPU、内存、硬盘、主板等，热风从后部出风。为了满足云服务器节点的散热需要，云服务器配置了风扇进行风冷。每套云服务器最大配置33个140mm x 140mm x 38mm规格的风扇，循环风量大于20400CMH (立方米每时)。
[0006]云服务器体积大，发热量大，风流量大，为了对云服务器进行高低温交变湿热试验，需要设计一个大型的工作室，2500mm W (宽)X 3000mm D (深)X 3000mm H (高)，可以同时放入两台云服务器进行试验。
【发明内容】
[0007]为了解决该问题，本文提出了一种高发热量的云服务器的高低温工作室的风道设计方法。
[0008]此方法是一种对高发热量和大风流量云服务器进行高低温试验的风道设计方法。它对服务器的机构尺寸、风道风流量、挡风板的开孔面积、风机的规格参数等进行了计算，提出了风道设计的方法。
[0009]为了实现风流场的均匀与试验区内的0.5m/s~l.7m/s风速要求，高低温室采用三风道的设计方式，三风道相较于两风道，有上下送风、顶部送风及室内左右送风，并且多出一面调整风速的隔板面，较容易实现严格的技术指标。
[0010]采取三风道设计，可以保证试件周围的风速为0.5m/s~l.7m/s，且被测试的产品在各种负载条件下(静态自身负载以及最大发热输出量30KW),云服务器机柜每一层节点的入风口温度具有良好的均匀性，在服务器前部入风口 10mm远处位置进行测量，温度偏差(±3°C (带载、常压、稳定状态)，使流经处于室内不同区域的被试产品周围的气流稳定。
[0011]包括风道设计风机型号的选取、风路系统静压调节、工作室入风口与出风口面积的确定、温度调节室截面深度D的确定、送风截面宽度的确定；依据被测试样机的机构及包装尺寸，确定高低温室的尺寸及容积；依据被测试样机的散热方式、风流量大小，进行确定高低温室的制冷方式及风机风流量大小，并且要实现高低温室和被测试样机的风道设计相匹配。
[0012]风道设计风机型号的选取:
A、根据发热输出30KW，风量 20400m3/h，由 V=3.6WX T/(1.29 X CX At)
可得 At ?4.08350C
式中:
V——空气流量，m3/h T——时间，取I小时 C——比热，1.005kJ/kgX°C
At——工作室出风与回风温差(负载进风口与出风口温差)
要求风量>20400m3 /h,因此取Δ t=4.(TC,得:
V=3.6WXT/(1.29XCX Δ t) =3.6X30000X I/(1.29X1.005X4)
^ 20826m3/h>20400m3 /h ；
B、选取风机:
按风量Σ V彡V=20826m3/h，选:6个多翼插片式中压(约800pa)离心风轮、
Φ300_、风轮高度200_、风量4000 m3/h ;电机功率1200W、转速1440r/m。
[0013]总风量ΣV=4000m3/hX6=24000m3/h > 20826m3/h。
风路系统静压调节:
利用根据风流场模拟仿真开孔的平移滑板通过调节工作室出风口与回风口风孔的大小，使风路系统静压值控制在能够满足风量的压力值。
[0014]工作室入风口与出风口面积的确定:
要求工作室风速彡 1.7m/s，由 Σ V=24000m3/h=SXl.7m/sX3600s 得:
Smin=24000/(3600XL 7) ^ 3.92m2
工作室左右实际面积为:深3mX高3m=9m2
则:左右进出风口风板最小开孔率为:3.92/9=43.56% ；
温度调节室截面深度D的确定:
取风道风速为5m/s，
由 Σ V=24000m3/h=S X 5m/s X 3600s 得:
S^l.33m2，则:
温度调节室截面深度D=S/W 乂 0.45m,即温度调节室截面深度D设计为0.45m ；
送风截面宽度的确定:
由于传感器在左侧风道出风口，GB150.9A-2009要求掠过湿度传感器的风速大于4.6m/s,由 Σ V=24000m3/h=送风截面积 S X 4.6m/s X 3600s 得:
S^l.45m2，即送风截面宽度最大为1.45/3 ^ 0.48m,而风轮高度为200mm，
所以，取送风截面宽度为0.3m。
[0015]本专利主要对云服务器的发热量进行了分析和测算，提出了一种针对高发热量云服务器产品的高低温交变湿热试验室的设计方法，可推广应用到同类高发热量服务器产品的试验设计中。对30KW高发热量及具有20400CMH (立方米每小时)云服务器进行高低温试验所需的风道、风机及挡风板开孔率等进行了科学合理的计算和实现，可满足云服务器的试验技术要求。
【附图说明】
[0016]图1是三风道的示意图。
[0017]图2是风机的P-Q性能曲线图。
[0018]图3是离心风叶的俯视图。
[0019]图4是离心风叶的侧视图。
【具体实施方式】
[0020]下面对本发明的内容进行更加详细的阐述:
1、风道设计风机型号的选取:
按用户要求:循环风量大于12000CFM (立方英寸每分)或者20400CMH (立方米每时)，工作室内风速彡1.7m/s ;被测试的产品在各种负载条件下(静态自身负载+最大发热输出量30KW)，云服务器机柜每一层节点的入风口温度具有良好的均匀性，在服务器前部入风口10mm远处位置进行测量，要求温度偏差< ±3°C (带载、常压、稳定状态)，使流经处于室内不同区域的被试产品周围的气流稳定；
A、根据发热输出30KW，风量 20400m3/h，由 V=3.6WX T/(1.29 X CX At)
可得 At ?4.08350C
式中:
V——空气流量，