9月27日，由開放數據中心委員會主辦，百度、騰訊、阿里巴巴、中國電信、中國移動、中國信息通信研究院、英特爾承辦的「2016ODCC開放數據中心峰會」在京隆重召開。在下午的ODCC數據中心解決方案分會場上，中國移動通信集團設計院有限公司項目經理婁小軍發表題為「熱管背板的應用實踐」的演講。以下是演講全文：
中國移動通信集團設計院有限公司項目經理 婁小軍
大家好，我是中國移動設計院的婁小軍，第一次來參加ODCC的大會，有點緊張。但是作為一個做技術的，我還是比較欣賞ODCC這個參與共享的理念，今天我想給大家分享在熱管背板的應用實踐，熱管背板有些人也了解。
演講主要是介紹一下，一個是介紹熱管的原理，另外是介紹熱管的技術路線，還有既有機房的改造方案，還有新型數據中心新建方案，以及熱管背板的可用性評估。
熱管背板最早原理是一套內部的相變來進行傳熱的傳熱元件，最早的熱管就是單體的上下，主要是通過毛細管進行氣液的轉換和傳輸。再工程中應用我們一般是用的分離式熱管，這個熱管把它的分離，分離的熱管最常見的就是真空熱水器，它工作液體的回流不是靠毛細管，是依靠冷凝段之間要有一段高差。熱管的應用，基礎路線是這樣，在09年10年通過中國移動在8個省進行長達7個月的基站中等規模測試，這個熱管相對容易，室外直接利用風冷，部分時間運行，能用就用，不能用配合基站空調來看效果，是根據室外的效果，其節能效果比較顯著，最後也出了一個企業標準，並組織了機組集採。12年我們在局部機房，在一些不太好處理的地方嘗試著使用了一些熱管背板的解決方案，改善機房的氣溫組織，降低消除局部過熱現象，在這個階段像山西和重慶同時做了一些改造的思路。然後就發現方案本身還是比較好的一個空調末端解決方案，在13年到16年新建數據中心逐漸的進行了推廣，現在是一個小規模試點種型規模試點，最後確定了一些企業標準進行了熱管背板的集中採購。項目是目前總裝機數量達到了上萬件。可能現在上萬件是採購數量，目前也是一個分期安裝的階段。
我們介紹一下熱管背板的氣流組織，它本身還是比較簡單的，就是一個機架式的末端，進風是多少度，出風也是多少度，在伺服器出分跟背板換熱器之間會有一個空氣的降溫處理，這樣整個機房可以保證溫度。模擬的這塊流線是一個短的，這樣整個機房不會有大型空調長距離送風有一個大的負壓區，這樣機房的冷熱跟外界的空氣滲透問題也不是那麼嚴重。
另外介紹一下我們談到熱管背板是主要適用於這種後排風的標機櫃，不適合上排風和側排風的非標機櫃，比如現在都是一萬兩萬，它就嘗試用這種解決方案，但是實際上現在設計有一些大功率的都是什麼前進前出，不是那種後排風的方案，這個實際上也是沒法解決的，還有一些左進右出的這些，也是不太適合用的，但是我們建議額定功耗在15千瓦以內，也不是絕對的，考慮到了換熱器的厚度，以及它的重量，因為要開門，但是15千瓦基本可以解決絕大部分的需求。
首先我們是山西的既有機房的改造項目，經常碰到小型機的發熱，傳統的機房設幾個小型機，這是595的小型機，當時的功耗是八千瓦左右，裝進去以後發現很大，我們在這也加了一些空間。但是局部的現象還是比較顯著，通常有時候在機房裡沒有辦法就把小型機分散隔離，把四格鬥打開，儘量的把風弄出去，談不上什麼節能，就是儘量的降低溫度，但是這塊我們看到好幾列，因為當時規劃的時候就把不列入進去了，實際上風量確實是不夠的。後來我們在這塊加了一個背板，當時是在室外的小屋頂，這塊是一個熱管裡面的水的熱交換器，擱在外側廠上，結果對比還是很顯著的，當時這張圖是一個成像的圖，這個是加了背板的，溫度是非常理想的，這塊直接是沒加的，做一個對比，這塊溫度非常高。
水溫我們考慮做成幹工況換熱，保證機房安全性，這是改造的方案。然後再13年以後我們覺得這個方案可以進行推廣，考察它的安全性和一些節能型，然後在實際工程中綜合一些因素考慮進去，我們做了一個新型熱管的背板方案，熱管背板的圖，主要部分除了一個背板，有一個換熱器，這邊還有一個冷水，這塊冷水我們也畫出來，銅管有一個氣管和熱管，到了這塊發熱相變以後，蒸汽就會把它直接頂回來，只要有熱量，熱量是它的重力，重力是熱管循環的動力，就可以自循環的流動。這是簡化圖。
另外，我們的新方案沒有環境空調了，包括鋼鐵的改造方案裡我們增加熱管背板，空調還是在那。只採用熱管背板來控制環境溫度，但是因為溼度這塊，機櫃的空調是沒法做溼度的控制的。熱管背板本身是一個全顯熱的末端，當然這個系統熱管背板增加了一個PCU換熱器，讓系統變得比較複雜，但是通過這個我可以減少機房比較複雜的防水措施的處理，另外一個就是不需要封頂風道，這是減少複雜的特點。
我們的方案是這樣，從空調方面考慮，液管是下面的，氣管是上面的，這樣的策略就有一個特點，需要對機位稍微架高，應該是十到二十公分左右，最後我們也有案例的圖片展示。DCU是儘量靠近機櫃區，但是我們是不要放進去，儘量的靠近，然後把水管多放一點，但是不要佔管道太厲害，因為我們有時候也發現DCU不是放在同一層，這樣銅管不利於檢修。
這個就是我們在案例中的一些圖片，主要的安裝的過程就是這樣，先在室外，後在室內，在機房內先安裝上部的部件和管路，然後再安裝下部的，這是一個順序。在室外這塊水管和換熱器的安裝還是比較早期的，我們這塊做得稍微緊湊一點，這塊如果規劃好一點在高處做一個道，安裝會更方便一點，室內的先把這些氣管的相對位置規劃好，然後安裝，包括必要的閥門和支架。因為空間應該是充足的。
剛才我介紹了最好下面有支架，機櫃都是在支架上面，機櫃就位，下面的液管安裝我們會再做一個保護的包縫，用鋼板做，否則容易露出來。這是熱管背板的外表和安裝以後的樣子，這種大概是十千瓦，這個有不同的種類，應該是五千瓦到十千瓦。最主要想介紹一下這塊，有時候把形式說出來大家還是有一些疑問比如說這種是不是到時候有一些故障，首先從節能上來講，這個比較容易理解的，簡單的說空調末端的風散佔TV的等級來兩這塊小於0.015的，從空調喜歡說的能效比，你去測的話最近一次國家實驗室測試，中標那一家達到90%，相比傳統的如果說按0.1或者0.9來算，節能率可以達到85%，因為冷氣阻力在兩米以內。
從安全角度來講，我們設計的時候機櫃溫度在24度以內，背板吸風溫度35度以內，比較保守，因為是作為通用的數據中心提供商來講，不僅不好把數據提的比較激進，現場來看24度以內一般是22度左右，非常穩定的一個環境溫度，35度伺服器來講是一點壓力都沒有，採用了風機，可以看到風機肯定不用有一臺或者兩臺，因為風機是最多的運動部件，如果說發生故障的話應該是風機鼓掌，情況是最主要，所以我們建議多颱風機不要少於六臺，都採用直流風機，伺服器用的風扇基本上差別不大。風機維護更換會影響使用。因為實際上熱管裡面用的就是氟利昂，跟我們風冷的空調是一樣的，因為也有可能洩露或者不夠的情況，所以它也要安排設置一些液位計，一個是人工巡檢你可以看到它是否正常運行，如果液位不夠的話，如果電動電子的液位計可以自動報警。
還有一個要點，因為它是一個熱管背板是一個活動部件，所以說那個連接口的處理需要要強調一下需要設一些保護措施，不要讓管道產生一些變形或者容易疲勞損壞，我們要求整期更換時間不超過30分鐘。
最後一個強調的就是冗餘設計，因為昨天就有一個人跟我說，熱管一個板只能管一個機櫃，這塊可能很多人有這種疑問。我介紹一下，其實這個冗餘方式有不同的不少的，最常見最容易理解的就是雙系統，一個背塊做一個門，換了一塊另外一個沒有用，當然這個是最容易的，而且安全性也是最好的，雙系統，但是對我們來講現在都說減配，所以雙系統的投資還有它的外形尺寸，因為兩塊背板，各方面的因素，我們還是覺得比較吃力的，所以我們實際上用的是一個分路的設計，一列機架如果有17個，我們單獨定一套單數系統，雙數定一套系統，如果出現單點故障，它的故障點最不利的因素是像這張圖上表示的，單數也會雙數列，整個出來都是熱風，但是由於熱管它的系統容量是有冗餘的，在他感受到周圍的有高溫的時候，對面熱管背對背兩列都是把風扇開到最大，通過把溫度降低，實際上伺服器的吸風是繞過來的，不是直接吸的，是熱通道混合以後的吸風，這個實際上就是一個數值的算法，實際上因為這個涉及到一些組織的影響，所以我們還是靠實際測試，所以現在的情況是這樣的，我們在最不利的情況下我們故障情況不超過27度，平時不超過24，故障不超過30度，按照新的國標，故障可以達到15到32度，如果我們再放鬆一點要求可以把這個冗餘系統做起來。
其它就是案例分享了，一個是北京的，這個是內蒙的，這個是某單位託管的，這個是重慶的數據中心跟OCC類似的熱管，這個也是我們會再去考慮的研究的，謝謝！