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數(shù)據(jù)中心節(jié)能制冷的幾種選擇分析

時間:2013-06-08 10:15:05來源:何毅

導(dǎo)語:?作為一家主機托管機構(gòu),客戶要依靠CDW來保持他們的設(shè)備在安全的工作溫度下運行,并保證100%正常運行時間。CPI的解決方案不僅能幫助他們實現(xiàn)這些目標(biāo),還能使CDW將進氣溫度保持在68-70oF左右,這也是這種規(guī)模的數(shù)據(jù)中心所取得的一項非凡成果。即使在數(shù)據(jù)中心完全啟用后,也有望將進氣溫度保持在相同水平。

假設(shè)你有一個傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心,里面有個很大的機房,由空氣制冷單元(CRAC)對房間進行冷卻。現(xiàn)在想想服務(wù)器已經(jīng)全部更新為新款產(chǎn)品而且整合項目后,服務(wù)器數(shù)減少了75%。在本例中,服務(wù)器數(shù)量變?yōu)橄惹暗?/4,這就可能需要對現(xiàn)有的服務(wù)器進行重新布局,使用更少的機柜并設(shè)法提高冷卻效率。空氣制冷單元在這里存在限制,需要調(diào)整來匹配已降低的冷卻要求,還可以開始尋找可行的替代技術(shù)。

“并排式冷卻方法會更加有效,”RobertMcFarlane、ShenMilsom和WilkeLLC公司的負責(zé)人說,該公司位于紐約,從事顧問和技術(shù)設(shè)計,“冷卻可以定位到具體問題點上,這樣可以確保裝修調(diào)整會朝著最終目標(biāo)發(fā)展。”

設(shè)計不當(dāng),雜亂無章的布局可能阻礙冷卻空氣分布,使得冷卻裝置需要消耗更多能量來實現(xiàn)效果。此外,任何含水的系統(tǒng)和設(shè)施都增加了破壞電氣線路和網(wǎng)絡(luò)布線的潛在風(fēng)險,所以很多企業(yè)選擇將電線與網(wǎng)線的布置放到機柜頂上,將水線放在地板下,甚至還可能升級網(wǎng)絡(luò)布線來滿足未來帶寬改進的需求。

不要小看機柜自身空間占用。例如,完全填充機架可以以更小的空間承載更多設(shè)備,讓所有設(shè)備的冷卻更有效。而且某些機柜可能深度不夠,無法放置新型計算設(shè)備。這樣可能造成布線混亂和空氣流問題。

“數(shù)據(jù)中心混亂的原因大部分是因為新型服務(wù)器更深,需要長線連接,而原來的機柜無法放置這類服務(wù)器,”McFarlane說,“所以他們會把機柜門打開,線纜牽出來,空氣流就被阻擋了。”

在為CDW的新型企業(yè)主機托管中心設(shè)計數(shù)據(jù)中心設(shè)施時,亟待解決且最重要的問題除物理層安全外,就是還必需能夠以高能效方法為設(shè)備提供充分的冷卻。隨著設(shè)備密度的不斷增加,每臺機柜都會產(chǎn)生更多的熱量,CDW就需為其新型數(shù)據(jù)中心選用終極機柜解決方案,在兼顧靈活性、安全性與高效性的同時,更重要的是還可提供有效且豐富的散熱管理方案。

在此過程中,CDW數(shù)據(jù)中心團隊找遍了幾乎所有機柜生產(chǎn)商,并對多種數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)進行了評估。所評估的首個熱設(shè)計概念之一包括液體冷卻等,但馬上就被否決了。“我們對液體冷卻法進行了研究,但實在是很難想像水進入數(shù)據(jù)中心可能導(dǎo)致的后果。如果在數(shù)據(jù)中心空間內(nèi)使用液體冷卻,則必需要采用許多架空管道,則會使空間內(nèi)的人員極度不舒適,”CDW數(shù)據(jù)中心經(jīng)理EricPatterson說道。我們評估的另外一種設(shè)計方法包括采用主動排風(fēng)的機柜系統(tǒng),來排出機柜空間內(nèi)的熱量。“采用主動排風(fēng)扇的問題是實際上會投入更多能源來達到同等效果。而在增加更多能源的同時,又會導(dǎo)致許多熱量的產(chǎn)生,從而增加故障點,這正是我們一直希望能避免出現(xiàn)的問題,”Patterson說道。

除要找到一種能在樓面環(huán)境中提供充足冷卻的機柜外,CDW還需要一種具有高靈活性的機柜解決方案。“作為一個主機托管機構(gòu),我們不需要對放在我們機柜中的各種設(shè)備進行控制,因此,我們需要既具有高靈活性,又能適用于各廠商設(shè)備的機柜”。Patterson說道。

解決方案:在CDW獲知ChatsworthProducts,Inc.(CPI)公司擁有創(chuàng)新式熱管理技術(shù),并可提供F系列TeraFrame?機柜系統(tǒng)時,他們立刻就對其產(chǎn)生了興趣。F系列TeraFrame機柜系統(tǒng)配備了CPIPassiveCooling?解決方案,并將其與所有已知的功能與優(yōu)點集成到一起。“CPIF系列TeraFrame機柜中的被動冷卻功能完全符合我們的要求,同時他們已集成了我們所需的高能效技術(shù)、靈活性與安全性。”Patterson肯定地說

為幫助他們做出決定,CPI向CDW提供了部分配有CPI被動冷卻功能的F系列TeraFrame機柜樣機,供其評估與測試。“我們將這些產(chǎn)品放在我們的工程師面前,并將其分成堆放測試設(shè)備的一、二、三組,便于工程師對這一解決方案進行分析與測試。CPI隨后與我們密切合作,對其產(chǎn)品進行了一些極細微的改動,然后又向我們另外提供了一些實體模型設(shè)備進行測試。我們對測試結(jié)果及其一流的產(chǎn)品質(zhì)量感到非常滿意,因此,我們決定為我們的新數(shù)據(jù)中心配置配有CPI被動冷卻功能的F系列TeraFrame解決方案。”Patterson這樣說道。

CDW已在其新數(shù)據(jù)中心的一期工程內(nèi)安裝了103臺F系列TeraFrame機柜,并計劃在其其它階段的工程中陸續(xù)使用該產(chǎn)品。“我們都喜歡這些機柜;他們是我們中心的珍寶。他們正是為數(shù)據(jù)中心而設(shè)計,并為我們提供了靈活且可擴展的機柜解決方案,同時還擁有最高效的冷卻技術(shù)。”Patterson稱。

為實現(xiàn)最終的CPI被動冷卻解決方案,為各F系列TeraFrame機柜系統(tǒng)配置一個孔洞式前門,并確保設(shè)備擁有適當(dāng)?shù)倪M氣流,再配置一個實心后門與側(cè)面板,以防止熱氣從機柜后面與側(cè)面以及盲板處散出,從而最終消除設(shè)備周圍的旁通氣流。此外,還安裝了一個“氣流導(dǎo)向器”,以便將排出的熱氣引到機柜背面的內(nèi)部件上方,然后在機柜系統(tǒng)頂部安裝的改裝后的垂直排氣管會將熱氣排放到機柜空間以外,然后再返回冷卻系統(tǒng)內(nèi)。

數(shù)據(jù)中心的建筑物外還安裝了一臺300噸屋頂空調(diào)系統(tǒng),負責(zé)整個數(shù)據(jù)中心的制冷,同時還另外配置了兩臺設(shè)備,做為冗余備用。各排氣管采用直通管道通向冷卻設(shè)備,經(jīng)過過濾、冷卻后,再通過大型天花板欄柵返回數(shù)據(jù)中心。這一過程再與CPI的被動冷卻技術(shù)合并,使得CDW實現(xiàn)整體氣流隔離,提高HVAC效率,進一步增加供氣溫度,同時又可降低能耗;因此是一種更適合于日益增長的高密度數(shù)據(jù)中心平臺。

作為一家主機托管機構(gòu),客戶要依靠CDW來保持他們的設(shè)備在安全的工作溫度下運行,并保證100%正常運行時間。CPI的解決方案不僅能幫助他們實現(xiàn)這些目標(biāo),還能使CDW將進氣溫度保持在68-70oF左右,這也是這種規(guī)模的數(shù)據(jù)中心所取得的一項非凡成果。即使在數(shù)據(jù)中心完全啟用后,也有望將進氣溫度保持在相同水平。

“我們已在進行了部分初步計算與估算,確定CPI解決方案能夠幫助我們實現(xiàn)的節(jié)能量,同時也發(fā)現(xiàn),利用CPI被動冷卻方案,將幫助我們?yōu)闈M載機柜能源節(jié)省25-30%左右。據(jù)我們預(yù)計,本中心每年的能源成本約為1百萬美元,而CPI解決方案可以幫助我們節(jié)省約25-30%,也就是說每年會幫助我們節(jié)省$250000至300000美元,這將是一項巨幅開支的節(jié)省。隨著本機構(gòu)業(yè)務(wù)的增長,以及會添加越來越多的數(shù)據(jù)中心,我們每年的能耗成本將可能達到三百萬、五百萬甚至七百萬美元,而CPI被動冷卻解決方案能為我們降低的成本無疑也會隨之增加”Patterson解釋道。

空調(diào)壓縮機是空調(diào)的“動力心臟”,對于空調(diào)來說,決定其質(zhì)量的最重要因素就是壓縮機,買空調(diào)首先要看壓縮機。空調(diào)主要包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、四通閥四大關(guān)鍵,而在這四大主要部件中,以壓縮機最為重要??照{(diào)壓縮機是空調(diào)器制冷系統(tǒng)的動力核心,它可將吸入的低溫、低壓制冷劑蒸氣通過壓縮提高溫度和壓力,讓里面的冷媒動起來,并通過熱功轉(zhuǎn)換達到制冷的目的。

空調(diào)壓縮機的性能決定了節(jié)能空調(diào)的能效比。能效比是空調(diào)制冷量與制冷功率的比值??照{(diào)能效比共分為5級,1級最節(jié)能,5級最耗能。業(yè)內(nèi)專家建議,選擇節(jié)能空調(diào)時首先考慮能效比。

還有一點需要注意的,空調(diào)壓縮機帶變頻技術(shù)的節(jié)能效果比較好,選擇節(jié)能空調(diào)時應(yīng)該盡量選用變頻的。變頻空調(diào)壓縮機電機轉(zhuǎn)速可變,避免壓縮機的頻繁啟動,與定速空調(diào)相比節(jié)電30%。

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