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如何有效控制數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)成本

文章來源: 發(fā)布時間:2019-10-28 22:15:33 瀏覽:

通過氣流管理提高冷卻效率:

  經(jīng)過統(tǒng)計,數(shù)據(jù)中心的總電力負載的40-50%的負荷是通過冷卻設(shè)備產(chǎn)生,。

  這與用于為IT設(shè)備提供負載的總負荷所占比例基本一致,。冷卻設(shè)備的功耗占據(jù)數(shù)據(jù)中心物理基礎(chǔ)設(shè)置能耗的的大部分,比如像效率低下的UPS,,線纜的損耗,、照明損損耗作為數(shù)據(jù)中心第二大能源消耗。

  由此看來,,數(shù)據(jù)中心擁有者都希望在尋找提高PUE的方式,,應(yīng)該理性的思考,從冷卻系統(tǒng)中尋找降低浪費能耗的機會,。

如何有效控制數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)成本

  比如:通過采用最新最好的組件技術(shù)對于降低能耗有一定的效果,。壓縮機系統(tǒng)容量控制,電子換向電動機,,變速驅(qū)動和改進的控制方面的改善,,無疑對現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的實現(xiàn)最低PUE產(chǎn)生了積極的影響。

  然而,,由于氣流管理問題,,許多現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的運行效率低下, 一般來說,,旁路氣流是問題的根源,。

  作為這方面的實踐分析,我們來進行一個簡單的實驗,。將數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有CRAC或CRAH單位的CFM總風量加起來,。如果您不知道冷卻裝置上的CFM規(guī)格,,請使用每噸冷卻550 CFM等拇指規(guī)則進行粗略估算。然后,,用等式估算空氣冷卻IT設(shè)備CFM;

  IT CFM = IT load (kW) * 130 (CFM per kW)

  IT CFM=IT負載(千瓦)*130(CFM/千瓦)

  Cooling CFM Estimate (制冷CFM評估)

  Total Cooling (Tons) x 550 = Total Supplied Cooling Airflow (CFM Supply )

  總冷量(噸)*550=總送風量(CFM送風量)

  IT Equipment CFM Estimate (IT設(shè)備CFM評估)

  Total IT Load (kW) x 130 = Total IT Airflow (CFM IT)

  IT總負載(千瓦)*130=總IT風量(CFM IT)

  現(xiàn)在比較兩個氣流速率數(shù)字,。總冷卻單元CFM超過IT CFM的數(shù)量代表您的效率,。從效率的角度來看,,5-10%的剩余風量意味著系統(tǒng)浪費低,50%意味著浪費高,。

  剩余是額外的氣流,,這是通過幾種機制耗費你的運營費用,但在理論上是不需要的,。遺憾的是,,補救措施并不像關(guān)閉一些冷卻裝置那么簡單,直到兩個數(shù)字匹配,。

  由于緊耦合技術(shù)還沒有那么成熟,,通常情況下,熱點會隨著剩余冷量的減少而隨之發(fā)生變化,。換句話說,,就是因為我們將冷卻系統(tǒng)氣流速率與IT氣流速率匹配,這并不意味著旁路氣流不再存在,。當送風量回到空調(diào)設(shè)備沒有經(jīng)過任何IT設(shè)備,,熱風排出沒有經(jīng)過再冷卻而返回到IT設(shè)備時,這時,,會出現(xiàn)旁路氣流,,并因此發(fā)生熱點。

  建筑設(shè)施設(shè)計允許我們對這種氣流的控制程度決定了冷卻系統(tǒng)的氣流速度可以與IT氣流速度匹配率,。

  可以想象一個極端情況,,一列機架通過統(tǒng)一的送、回風將其直接接入進風管道與回風管道,,具有完全相等流量的周邊空調(diào),。雖然這種情況將允許完美的CFM匹配而沒有旁路氣流,但此方案缺乏實用性,,不靈活,、并且費用高昂。

  另一方面,,考慮在一間矩形的房間內(nèi)放有空調(diào)設(shè)備,,活動地板以及沒有管道的房間。為了討論的方便,,我們假定機架列的長度都是相同的方向,??照{(diào)位于房間冷通道的位置,冷風從空調(diào)前端送入冷通道繞過空氣流動,,熱回風從熱通道流出,。這種空方式多少可以調(diào)整熱通道與冷通道的風量,但這種方式,,在一定程度上會呈現(xiàn)出不受控制的回風系統(tǒng),。

  冷通道中的旁路氣流

  類似地,將精密空調(diào)安裝在矩形房間窄的一邊(沒有對著冷熱通道)的方式,,則傾向于鼓勵熱回風旁路氣流的流動,。由于壓力的不同,,空氣會移動,。由于空調(diào)設(shè)備所放的位置,使得回風口產(chǎn)生一個低壓區(qū)域,,因此,,回風口能夠吸走各個方向的氣流。由于空調(diào)所在的位置,,空調(diào)設(shè)備傾向于在機架的頂部上吸取熱空氣,。讓每一列的氣流在沒有冷卻的情況下被吸到IT設(shè)備中。

  熱通道中旁路氣流

  為密封活動地板上孔洞的KoldLok系列產(chǎn)品專注于冷通道,,通過密封電纜穿透處的泄漏來保持活動地板充氣室的良好壓力,。不幸的是,考慮到敷設(shè)線纜方便,,電纜孔洞位置大部分位于熱通道而不是冷通道,。

  從冷通道進入熱通道的氣流就是旁路氣流,無論從熱通道的氣流回到空調(diào)設(shè)備的返回路徑有多好,,其造成不利影響都無法逆轉(zhuǎn),。

  出于這個原因,用Upsite提出的標準測試KoldLok系列產(chǎn)品密封電纜孔的穿孔是實現(xiàn)低旁路空氣比率的重要的第一步,。

  當IT設(shè)備排出的氣流從服務(wù)器機架的后端走向前端時,,會出現(xiàn)最常見以及最易于修復(fù)氣流路徑問題。這種類型的旁路氣流通常與機柜上從未使用的空間的數(shù)量成比例地發(fā)生,。當然在有些情況下,,一列或多列機柜上被空置的空間最終會被IT設(shè)備填滿,至于何時會被填滿,,很難說清,。

  在這樣的情況下,可能導(dǎo)致一列機柜形成“透明”氣流,。由于缺乏機架提供的自然界限,,傳統(tǒng)的“冷通道,、熱通道”房間布局在一些地區(qū)有效地成為劣勢的“后向前”布局。通過在每個未使用的U空間安裝盲板,,防止這種類型的旁路氣流是非常重要的,。

  同樣,任何其他允許氣流在機架中從后向前流動時,,所遇到的孔洞都應(yīng)該被密封,。這些可能包括軌道側(cè)(特別是在一些更寬的網(wǎng)絡(luò)機架中)的空間,以及在某些情況下在最高和最低的U空間之上和之下的空間,。上層的下料板在高壓差下進行了泄漏測試,,以確保對內(nèi)部機架旁路氣流的最佳密封性。

  最后,,Upsite提出的AisleLok解決方案專注于在回風不經(jīng)過機架而直接進入熱通道之后正確地引導(dǎo)回風,。在這個階段,旁路氣流問題可能包括機架下,,機架之間,,機架頂部的空氣流動,并纏繞在通道的末端,。

  由于大多數(shù)機架都有帶有腳輪,,使機柜在地板上方升高一英寸或者兩英寸,所以機架下方的區(qū)域由機柜底部和地板之間的間隙產(chǎn)生,。機架與機架之間的間隙往往很窄,,但也很長??偟膩碚f,,這些間距可能會在可能出現(xiàn)旁路氣流的熱通道和冷通道之間累積達數(shù)平方英尺的開放區(qū)域。

  機架下的密封

  采用丙烯酸密封膠帶; 用于機架之間的密封,,有助于恢復(fù)熱通道/冷通道布局以及熱通道或冷通道氣流遏制系統(tǒng)的完整性,。

  局部氣流遏制系統(tǒng)由專門設(shè)計的擋板組合而成,旨在將熱氣流從旁路氣流引至回風通道,。機架上方的擋板起著重新引導(dǎo)垂直于列長度的回風空氣流向與排長度平行的方向的作用,。

  當回風的空氣到達排的末端時,允許其恢復(fù)到冷卻單元的路徑,,其中一些通常位于與排長度平行的一邊,。為防止氣流在運輸過程中重新進入冷通道,鉸鏈式部分擋板位于冷通道的末端,。這些活動擋板將IT設(shè)備屏蔽在排的最后一個機架的上部,,以便在熱氣流經(jīng)過被吸走。

  封閉機架上剩余空間旨在創(chuàng)造一個大大改善氣流管理的環(huán)境。安裝后,,可以更積極地采取節(jié)能措施,,降低熱點發(fā)生的風險。這些措施可能包括降低風扇速度,,關(guān)閉制冷單元,,修改冗余故障方案,提高溫度設(shè)定值,。

  在采取這些措施時,,最終會達到入口溫度超過ASHRAE建議水平或期望的冗余水平丟失的地步。在達到這一點之前,,往往有很多好處,。由于行動相對簡單,而不是設(shè)備密集的,,費用低廉,,投資回報期也具有一定的吸引力。

文章來源:機房空調(diào) http://foleader.com

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