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數據中心設備通風孔設計簡析

 既然對於設備,通風孔設計不可缺少。如果你覺得不就是在設備上打幾個孔嗎,有什麼難的?那你可就想錯了。通風孔的設計是為了解決設工業水冷扇備的散熱、安全和電磁屏蔽三個問題,如果設計的不好,就會縮短設備的使用壽命,也會造成安全隱患。看看以往出現的多次飛機墜毀事故,往往都是一些小的瑕疵而逐漸擴大而產生的災難,真正發動機動力系統自身故障的幾乎沒有。通風孔的設計主要就是根據設備自身的特點確定通風孔的大小、形狀和孔密度。通風孔的設備要遵守幾個原則:首先是通風孔的設計和安裝應該使在設備正常工作時或短路情況下沒有電弧或可溶金屬噴出;其次是通風孔的尺寸、形狀及安裝位置不廠房通風會使整體外殼的強度下降,或者下降很多;第三是通風孔的位置不會降低外殼的防護等級;第四是通風孔的設計可以滿足設備的散熱需求;最後是通風孔要兼顧設備整體美觀度。

根據以上說明的通風孔設計的五大原則,我們來進行通風孔設計。為了解決設備的散熱問題,我們需要將通風孔設計的盡量大,大型排風扇同時應該布置在風扇的對立面,這樣風扇直接可以將冷通過通風孔吸進去,同時將熱帶走。但是如果孔太大,就起不到很好的屏蔽作用,而且如果孔的密度也較大,則設備的安全性又降低了,無法承受一些應力衝擊,比如在搬運、安裝過程中的碰撞可能會因為孔過大而導致設備變形而內部器件受損。如果孔設計的過小,就會導致內部氣流不暢,內部長時間保持在較高的運行溫度,對於設備部件都是損害。所以通風孔的大小要適中,密度也不宜過大。通風孔的形狀五花八門,有三角孔、菱形孔、十字孔、魚鱗孔、八字孔、六方孔、四方孔、圓孔等等,選擇哪種形狀的孔,有的為了整體美觀,有的為了和設備外形整體融合,有的可能就是設計者的個人喜好,有的則為了安全。單從受力強度上來看,圓形是最好的,周長最大,面積最大,這種形狀無受力死角,所以安全系數最高,在很多服務器上都是一些圓孔,三角孔也是在一些網絡設備面板上經常見到的一種通風孔,像十字孔、魚鱗孔、八字孔等在數據中心設備裡見的較少。另外在通風孔的設備上應該盡量做小尺寸高密度的孔陣列,經驗值是孔徑要小於波長的1/20,孔數量盡可能的多,這樣對制造工藝要求高些,但是效果最好,往往可以很好地解決散熱與屏蔽的問題。在通風孔實際設備中,陣列孔的屏蔽效能最高為30dB/1GHz。如果需要更高等級,或者屏蔽和散熱矛盾十分突出,可以考慮采用波導通風板。波導通風板的屏蔽效能可以十分高(一般至少可以達到60dB/1G通風設備Hz),孔隙率大(高於90%),是一種理想的通風方式。但價格昂貴。

數據中心裡的設備通風孔有其自身的特點,由於數據中心普遍要求設備要前後通風,即要前進風後出風,從設備的正面進風,從設備的後面出風。沒有人將風扇設計在設備正面上,都是統一設計放到了設備後面,然後采用抽風的方式進行設備散熱,冷風從設備正面進入,熱風從設備後面出去,要達到這樣的通風效果,就需要在設備的正面進行開通風孔。由於設備正面有很多指示燈、端口、插孔等部件,因此通風孔只能在這些部件旁邊進行打孔,如果孔過大會影響設備的美觀度,所以我們可以看到這些設備正面都是有密密麻麻小的通風孔,有的為了增大通風,在設備四周都做了通風孔。為了讓氣流平穩的進入設備內容,通常采用圓孔,同時在圓孔表面做成一定坡度,減緩氣流對設備的衝擊。在發熱量較高的器件在做板圖設計時,將器件設計在對應面板空余的位置,這樣在空余位置可以打上更多的通風孔,保證散熱。如果實在不好這樣設計,還可以在設備面板上打上斜孔,讓氣流斜著進入設備,打到發熱器件上。為了減少灰塵、異物的進入,在通風孔後面可以部署防塵網,防塵網是秘密很高的網狀部件,可以有效地將灰塵等隔在外面,不過防塵網會阻塞通風,減少風量,尤其是在使用較長的時間時,由於積塵了大量灰塵,反而影響到了通風,因此要經常對防塵網進行清洗。如果設備具有一定的抗塵、抗靜電的能力,也可以不安裝防塵網。

通風孔是數據中心電子設備不可缺少的組成部分,設計方法也及其講究,在不少的電子設備設計規範中都有闡述。好的通風孔設計可以很好地解決設備散熱、安全、屏蔽問題,反之則會給設備運行帶來安全隱患。在實際使用中我們應該更加關注設備的通風孔設計,在設備運行過程中,多用手觸摸一下設備,看下設備散熱是否正常。檢查通風孔是否有積塵或雜物阻塞,及時進行清理,避免影響設備的正常運行。
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