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数据中心节能制冷的几种选择分析

作者:机房360出处:博客2014-11-02 15:13

  假设你有一个传统数据中心,里面有个很大的机房,由空气制冷单元(CRAC)对房间进行冷却。现在想想服务器已经全部更新为新款产品而且整合项目后,服务器数减少了75%。在本例中,服务器数量变为先前的1/4,这就可能需要对现有的服务器进行重新布局,使用更少的机柜并设法提高冷却效率。空气制冷单元在这里存在限制,需要调整来匹配已降低的冷却要求,还可以开始寻找可行的替代技术。

  “并排式冷却方法会更加有效,”RobertMcFarlane、ShenMilsom和WilkeLLC公司的负责人说,该公司位于纽约,从事顾问和技术设计,“冷却可以定位到具体问题点上,这样可以确保装修调整会朝着最终目标发展。”

  设计不当,杂乱无章的布局可能阻碍冷却空气分布,使得冷却装置需要消耗更多能量来实现效果。此外,任何含水的系统和设施都增加了破坏电气线路和网络布线的潜在风险,所以很多企业选择将电线与网线的布置放到机柜顶上,将水线放在地板下,甚至还可能升级网络布线来满足未来带宽改进的需求。

  不要小看机柜自身空间占用。例如,完全填充机架可以以更小的空间承载更多设备,让所有设备的冷却更有效。而且某些机柜可能深度不够,无法放置新型计算设备。这样可能造成布线混乱和空气流问题。

  “数据中心混乱的原因大部分是因为新型服务器更深,需要长线连接,而原来的机柜无法放置这类服务器,”McFarlane说,“所以他们会把机柜门打开,线缆牵出来,空气流就被阻挡了。”

  在为CDW的新型企业主机托管中心设计数据中心设施时,亟待解决且最重要的问题除物理层安全外,就是还必需能够以高能效方法为设备提供充分的冷却。随着设备密度的不断增加,每台机柜都会产生更多的热量,CDW就需为其新型数据中心选用终极机柜解决方案,在兼顾灵活性、安全性与高效性的同时,更重要的是还可提供有效且丰富的散热管理方案。

  在此过程中,CDW数据中心团队找遍了几乎所有机柜生产商,并对多种数据中心冷却技术进行了评估。所评估的首个热设计概念之一包括液体冷却等,但马上就被否决了。“我们对液体冷却法进行了研究,但实在是很难想像水进入数据中心可能导致的后果。如果在数据中心空间内使用液体冷却,则必需要采用许多架空管道,则会使空间内的人员极度不舒适,”CDW数据中心经理EricPatterson说道。我们评估的另外一种设计方法包括采用主动排风的机柜系统,来排出机柜空间内的热量。“采用主动排风扇的问题是实际上会投入更多能源来达到同等效果。而在增加更多能源的同时,又会导致许多热量的产生,从而增加故障点,这正是我们一直希望能避免出现的问题,”Patterson说道。

  除要找到一种能在楼面环境中提供充足冷却的机柜外,CDW还需要一种具有高灵活性的机柜解决方案。“作为一个主机托管机构,我们不需要对放在我们机柜中的各种设备进行控制,因此,我们需要既具有高灵活性,又能适用于各厂商设备的机柜”。Patterson说道。

  解决方案:在CDW获知ChatsworthProducts,Inc.(CPI)公司拥有创新式热管理技术,并可提供F系列TeraFrame™机柜系统时,他们立刻就对其产生了兴趣。F系列TeraFrame机柜系统配备了CPIPassiveCooling®解决方案,并将其与所有已知的功能与优点集成到一起。“CPIF系列TeraFrame机柜中的被动冷却功能完全符合我们的要求,同时他们已集成了我们所需的高能效技术、灵活性与安全性。”Patterson肯定地说

  为帮助他们做出决定,CPI向CDW提供了部分配有CPI被动冷却功能的F系列TeraFrame机柜样机,供其评估与测试。“我们将这些产品放在我们的工程师面前,并将其分成堆放测试设备的一、二、三组,便于工程师对这一解决方案进行分析与测试。CPI随后与我们密切合作,对其产品进行了一些极细微的改动,然后又向我们另外提供了一些实体模型设备进行测试。我们对测试结果及其一流的产品质量感到非常满意,因此,我们决定为我们的新数据中心配置配有CPI被动冷却功能的F系列TeraFrame解决方案。”Patterson这样说道。

  CDW已在其新数据中心的一期工程内安装了103台F系列TeraFrame机柜,并计划在其其它阶段的工程中陆续使用该产品。“我们都喜欢这些机柜;他们是我们中心的珍宝。他们正是为数据中心而设计,并为我们提供了灵活且可扩展的机柜解决方案,同时还拥有最高效的冷却技术。”Patterson称。

  为实现最终的CPI被动冷却解决方案,为各F系列TeraFrame机柜系统配置一个孔洞式前门,并确保设备拥有适当的进气流,再配置一个实心后门与侧面板,以防止热气从机柜后面与侧面以及盲板处散出,从而最终消除设备周围的旁通气流。此外,还安装了一个“气流导向器”,以便将排出的热气引到机柜背面的内部件上方,然后在机柜系统顶部安装的改装后的垂直排气管会将热气排放到机柜空间以外,然后再返回冷却系统内。

  数据中心的建筑物外还安装了一台300吨屋顶空调系统,负责整个数据中心的制冷,同时还另外配置了两台设备,做为冗余备用。各排气管采用直通管道通向冷却设备,经过过滤、冷却后,再通过大型天花板栏栅返回数据中心。这一过程再与CPI的被动冷却技术合并,使得CDW实现整体气流隔离,提高HVAC效率,进一步增加供气温度,同时又可降低能耗;因此是一种更适合于日益增长的高密度数据中心平台。

  作为一家主机托管机构,客户要依靠CDW来保持他们的设备在安全的工作温度下运行,并保证100%正常运行时间。CPI的解决方案不仅能帮助他们实现这些目标,还能使CDW将进气温度保持在68-70ºF左右,这也是这种规模的数据中心所取得的一项非凡成果。即使在数据中心完全启用后,也有望将进气温度保持在相同水平。

  “我们已在进行了部分初步计算与估算,确定CPI解决方案能够帮助我们实现的节能量,同时也发现,利用CPI被动冷却方案,将帮助我们为满载机柜能源节省25-30%左右。据我们预计,本中心每年的能源成本约为1百万美元,而CPI解决方案可以帮助我们节省约25-30%,也就是说每年会帮助我们节省$250000至300000美元,这将是一项巨幅开支的节省。随着本机构业务的增长,以及会添加越来越多的数据中心,我们每年的能耗成本将可能达到三百万、五百万甚至七百万美元,而CPI被动冷却解决方案能为我们降低的成本无疑也会随之增加”Patterson解释道。

  空调压缩机是空调的“动力心脏”,对于空调来说,决定其质量的最重要因素就是压缩机,买空调首先要看压缩机。空调主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器、四通阀四大关键,而在这四大主要部件中,以压缩机最为重要。空调压缩机是空调器制冷系统的动力核心,它可将吸入的低温、低压制冷剂蒸气通过压缩提高温度和压力,让里面的冷媒动起来,并通过热功转换达到制冷的目的。

  空调压缩机的性能决定了节能空调的能效比。能效比是空调制冷量与制冷功率的比值。空调能效比共分为5级,1级最节能,5级最耗能。业内专家建议,选择节能空调时首先考虑能效比。

  还有一点需要注意的,空调压缩机带变频技术的节能效果比较好,选择节能空调时应该尽量选用变频的。变频空调压缩机电机转速可变,避免压缩机的频繁启动,与定速空调相比节电30%。

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关键词:数据中心,制冷,绿色节能

责任编辑:林勇

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