机架式热负载及其应用 【技术领域】
本发明涉及一种机架式热负载，尤指一种应用于数据中心测试用的机架式热负载，以及应用该机架式热负载对数据中心低压供配电系统进行测试的方法。
背景技术
数据中心(Internet Data Center)是数据资源进行集中、集成、共享、分析的场地，是企业的业务系统。其按功能可以划分为主机房、辅助区、办公区等。
数据中心用电属于一级负荷，是不允许断电的，尤其在高密度机房，一旦断电就会造成重大损失。因此，数据中心供配电系统作为数据中心最重要的组成部分，决定数据中心的可靠性、可用性和能效比。
数据中心供配电系统主要包括：高压供配电系统、低压供配电系统和发电机系统。其中，高压供配电系统的测试由供电局下属设计、施工单位负责，不允许其他单位或人员自行测试；发电机系统一般由发电机制造厂商的专业人员进行测试，因此，对于数据中心的最终用户来说，在数据中心竣工之后、投入使用之前，要对数据中心的低压供配电系统进行全面、系统的测试，最大程度地降低数据中心投入使用后由于各种原因造成的断电风险。
数据中心低压供配电系统主要包括：低压配电柜(箱)、电缆、UPS电源、蓄电池、列头柜和安装于机柜上的PDU(插线板)。
对于如何对数据中心低压供配电系统进行测试，国家没有出台相应的标准和指导性文件。目前，对低压供配电系统的测试都是由业主自己组织，按照以往的经验对各分项工程或设备分别进行常规的电气检测和设备调试，而并未将供配电系统视为一个有机的整体，没有按照系统的设计功能、操作逻辑和运行状态进行全面联机测试。
无法进行联机测试的原因是：在数据中心低压供配电系统测试完成之前，不可能安装实际负载即服务器，所以，无法进行全面的联机测试，只能分项工程或设备单独测试。
这种仅对供配电系统中的某个设备进行单独测试，不进行系统联测的弊端是：不能很好地模拟数据中心供配电系统的实际工作状态。这样，很多机房在投入使用后又会出现问题，只能在不断电的情况下进行整改，这对于设备正常运行和操作人员的安全都有很大威胁。
另外，在现有测试方法中，对于UPS系统和蓄电池的测试均采用电阻箱作为假负载，进行UPS带载、过载测试和蓄电池放电测试。电阻箱的容量一般在几十至几百千瓦，只能连接到UPS输出配电柜上，而不能连接到每个机柜的PDU(插线板)上，这样就无法测试UPS输出配电柜之后到机柜PDU之间的所有配电系统，而且电阻箱的发热点很集中，也不能将其放置于机房内用来模拟服务器进行空调制冷能力和机房内气流组织的测试。
【发明内容】
鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种应用于数据中心测试用的、用于模拟服务器的散热量和气流组织的、与服务器的安装方式相同的机架式热负载。利用该机架式热负载实现数据中心内设备的联机调试。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种机架式热负载，其特征在于：它由服务器机箱、安装在服务器机箱内的开关电源、PTC加热单元、风扇、安装在服务器机箱上的电源插座、指示灯和开关构成；
所述服务器机箱为标准的1U或2U高服务器机箱；
所述PTC加热单元、风扇通过所述开关与所述开关电源相连；所述开关电源通过导线与安装在机箱上的电源插座相连。
本发明的优点：结构简单，工程实用性强。
【附图说明】
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的主视图；
图4为数据中心低压供配电系统测试流程图。
【具体实施方式】
如图1-图3所示，本发明公开的机架式热负载由标准的服务器机箱1、安装在服务器机箱1内的开关电源2、PTC加热单元3、风扇4、安装在服务器机箱1上的电源插座5、指示灯和开关构成。
构成本发明的服务器机箱1采用标准的1U或2U高服务器机箱。机箱前、后面板上均开有通风孔11。在服务器机箱前面板的两端把手12处分别安装有标准U位安装孔13，用于将本发明固定在机柜的U孔上。
如图所示，在服务器机箱1内安装有用于模拟服务器散热量的PTC加热单元3。PTC加热单元3通过一固定装置固定在服务器机箱1内。在本发明的具体实施例中，在服务器机箱1内安装有3个PTC加热单元3，右侧安装2个，上下竖直摆放，左侧安装1个，每个加热单元的最大功率为500W，3个共1500W，可以分别模拟500W、1000W、1500W的服务器散热量。PTC元件(PositiveTemperature Coefficient)的特性就是：当其通电发热达到一定温度时，其电阻将急剧增加，此时其发热功率将随之下降。也就是说，PTC元件的发热温度是一定地。
在服务器机箱1内还安装有若干个风扇4，可根据散热量自动调整转速，模拟服务器的气流。
如图所示，在服务器机箱1内安装有一开关电源2，该开关电源2通过导线与安装在机箱上的电源插座5相连。PTC加热单元3、风扇4通过安装在服务器机箱1上的开关与开关电源2相连。
如图3所示，在服务器机箱1前面板上安装有电源指示灯6、风扇指示灯7、1#2#PTC加热单元指示灯8、3#PTC加热单元指示灯9；以及，风扇开关10、1#2#PTC加热单元开关14、3#PTC加热单元开关15。
PTC加热单元加电后电源指示灯6亮，风扇开关10闭合后风扇指示灯7亮，1#2#PTC加热单元开关14闭合后1#2#PTC加热单元指示灯8亮，3#PTC加热单元开关15闭合后3#PTC加热单元指示灯9亮。
为了防止模拟热负载出现过热的情况，对该设备进行保护，不闭合风扇开关，则1#2#PTC加热单元开关和3#PTC加热单元开关均不能闭合，即闭合风扇开关后，风扇开始运行散热，然后闭合1#2#PTC加热单元开关使1#2#PTC加热单元加电；闭合3#PTC加热单元开关使3#PTC加热单元加电。
本发明利用PTC加热单元模拟安装在数据中心的服务器的发热元件，利用风扇模拟服务器的风扇散热。
数据中心的负载一般是按照每个机柜安装的IT设备的用电量设计，并配置相应制冷能力的精密空调。在数据中心测试过程中，将本发明机架式热负载安装于机柜内，例如该机柜设计负载为3KW，则需要在该机柜内安装2台散热量为1.5KW的本发明。由于PTC加热单元是纯阻性发热元件，其输入功率完全转化为热量发散出。因此，可以认为其输入功率即为散热量。
应用本发明测试数据中心低压供配电系统的原理及方法为：
将本发明安装于机柜内后，将电源插头连接到机柜内安装的PDU插线板的插座上，检查电气连接是否正确。然后合上列头配电柜内给该机柜供电的空开使机柜内安装的PDU插线板带电，为本发明机架式热负载的电源通电，此时电源指示灯6亮。
合上机架式热负载风扇开关10，风扇指示灯7亮，机箱内的全部风扇4通电开始运转。
可以根据设计负载合上相应的PTC加热单元开关。合上1#2#PTC加热单元开关14后，1#和2#PTC加热单元通电，1#2#PTC加热单元指示灯8亮，该热负载的功率和散热量均为1000W。再合上3#PTC加热单元开关15后，3#PTC加热单元通电，3#PTC加热单元指示灯9亮，该热负载的总功率和散热量均为1500W。如果只需要500W散热量，可以仅开启3#PTC加热单元。
给所有热负载通电后，启动数据中心相应的精密空调设备，为机房制冷。空调应运行24小时，并且实时监测UPS的带负载情况、各级开关状态、热负载输入电流电压和机房内的温湿度。如果温湿度和输入电流都没有超过设计的使用范围，则说明机房的空调和配电系统设计满足使用要求。
本发明利用PTC加热单元模拟安装在数据中心的服务器的发热元件，利用风扇模拟服务器的风扇散热。本发明利用机架式热负载对数据中心低压供配电系统进行测试的方法是：采用可以安装在机柜中的小功率机架式热负载模拟服务器的工作状态，将数据中心的低压供配电系统作为一个有机的整体，对低压供配电系统中的设备、集中监控系统和空调系统同时进行带载测试。
数据中心的负载一般是按照每个机柜安装的IT设备的用电量设计，并配置相应制冷能力的精密空调。在数据中心测试过程中，将该机架式热负载安装于机柜内，例如该机柜设计负载为3KW，则需要在该机柜内安装2台散热量为1.5KW的机架式热负载。由于PTC加热单元是纯阻性发热元件，其输入功率完全转化为热量发散出。因此，可以认为其输入功率即为散热量。
利用该机架式热负责对数据中心低压供配电系统进行测试的方法为：
1、根据被测试的数据中心欲安装IT设备的数量，选择机架式热负载的数量；
2、将机架式热负载安装在机柜内，然后，将电源插头连接到机柜内安装的PDU插线板的插座上，检查电气连接是否正确；合上列头配电柜内给该机柜供电的空开，使机柜内安装的PDU插线板带电，为机架式热负载的开关电源通电；
3、合上机架式热负载风扇开关，使机箱内的全部风扇通电开始运转，模拟服务器的散热系统；
4、根据数据中心设计的负载合上相应的PTC加热单元开关，模拟数据中心服务器的发热；
5、启动数据中心相应的精密空调设备，为机房制冷；
6、实时监测数据中心UPS的带负载情况、各级开关状态、热负载输入电流电压和机房内的温湿度；如果温湿度和输入电流都没有超过设计的使用范围，则说明数据中心的低压供配电系统设计满足使用要求。
由于本发明采用安装在机柜中的小功率热负载模拟服务器工作状态，将数据中心的低压供配电系统作为一个有机的整体，对低压供配电系统中的设备、集中监控系统和空调系统同时进行带载测试，解决了传统测试方法中单独测试各设备，不能模拟数据中心供配电系统的实际工作状态的问题。在数据中心投入使用之前，通过对供配电系统进行全面、系统的联机测试，可以发现故障隐患、灾害隐患，将断电的风险降至最低。而且，缩短测试周期，提高工作效率。
以上为本发明的较佳实施例以及设计图式，上述较佳实施例以及设计图式仅是举例说明，并非用于限制本发明的权利范围，凡以均等的技术手段、或为本申请专利范围所涵盖的权利范围而实施者，均不脱离本发明的保护范围。