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数据中心制冷遏制技术详解

来源:网络来源      编辑:TianJieChina.Com   
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遏制的方法多种多样,适用于地板下和地板上的制冷。虽然遏制仅仅是冷/热通道设计的一个延伸,但它却并没有得到普及,也不是每个数据中心在任何情况下都可以轻松地采用。那么实施一套遏制方案时需要考虑些什么呢?市场营销人员在我们面前隐藏了什么?

  遏制并不是什么新技术,多年前的商业产品中就可以看到它的影子,但最近有发扬光大的气势,原因很简单,随着功率和热量密度的增加,硬件制冷变得越来越困难,能源效率的重要性变得越来越有吸引力,市场营销者总是热衷于推销最新的技术,在未充分曝光之前,很容易让人们落入陷阱。

  为了理解遏制技术的工作原理,我们先温习一些重要的基础知识,优秀的数据中心制冷方案具有4个基本原则,特别是高密度负载数据中心:

  1.向设备通风口送入温度适宜的足量空气。

  2.最小化冷/热空气混合。

  3.控制到空调的回流气体路径。

  4.最大化到空调的回流气体温度。

  5.如果正确实施,遏制可以帮助实现这4个原则。

  究竟什么是遏制呢?

  冷/热通道设计旨在减少冷/热空气混合的发生,遏制将这个目标提高到了一个新的水平,冷/热通道朝前迈出了一大步,使得给高密度负载降温成为可能,但随着热输出量的增加,一些之前频现的空气混合问题又开始慢慢出现了,其主要原因很容易识别和解决。

  如果存在开放的空间,则热空气不能留在热通道内,冷空气不能留在冷通道内,因此,机柜中的所有开口必须堵住,防止热空气在计算机和非连续机架之间的空间重新循环,同时也防止宝贵的冷空气从这些开口流失,在未使用的机架空间使用空白挡板的原则最容易被大家忽略,它会导致大量无效的数据中心制冷,浪费能源。

  但还有两个因素需要考虑:热量增加后,风扇将会带走它们能带走的热空气,随着热量密度的增加,热空气会溢出机架的顶部,再次返回到服务器,随之设备需要更多的冷空气,最显著的解决方案的是在这些地方设置障碍,在通道的末尾设置墙体和门,将机柜顶部通道塞进天花板,这就是所谓的遏制。

  热空气现在完全被捕获到热通道,因此它不会泄露,冷空气被控制在冷通道中,因此也不会被浪费掉,看起来很简单,但真的是这样吗?我们进一步分析下。

  两种遏制类型

  我们只定义了冷/热通道遏制,如果你曾听说过或了解这个主题,你可能知道每个方法都有忠实的拥护者和批评者,为什么只包含这两个通道呢?其它空间的空气为什么不包括进来呢?不是不能这么做,只不过那样会引起许多不必要的工作和开支,你如何决定哪个方法适合你呢?实施遏制时遇到了什么问题?可以避免掉这些问题吗?每个方法都有它的优点和缺点。

  热通道遏制

  热通道遏制通常比冷通道遏制更容易让人接受,在能源效率方面有一个小小的优势,其支持者提醒其它空间和冷通道拥有一样舒适的环境,不需要做任何制冷,根据ASHRAE修订的数据处理环境热量指导原则,温度应该在75°F(23.9°C)左右,另一个版本预计很快就将发布,它可能会为某些设备分类再次扩大温度和湿度范围。

  大部分空间的温度都保持在合理范围内,因此设备风扇可以从任何地方吸入空气,虽然我们应该尽力给硬件提供充足的空气,但也不用像冷通道遏制那样控制得那么严格。

  热通道遏制主要的缺点是工作环境,温度可能会达到95°F或更高,这可不是什么舒服的工作环境,但与流行的看法相反,它不会超出OSHA标准,为了降温,一些设计在控制区域引入了适量的冷空气,使温度保持在可接受的范围,但很明显,这会抵消掉遏制解决方案获得的效益。

  只有提高回流空气的温度才是真正提高了效率,当空调盘管遇到更高温度的空气时,他们就会产生更多的制冷量,表1显示了几个常见的空调尺寸制冷量的增长示例,如果遏制是完整的,热空气只能通过物理通道返回到空调,使其温度最大化,这可以使用非常大的管道系统实现,但更常见的是使用天花板上的空间,即所谓的“集气室”。一些注意事项:天花板上方区域应该是无尘的,天花板瓷砖背部应该是密封的,不能剥落,否则你将要经常更换过滤器。在热通道天花板里需要大量的铁格子,以便于空气快速流通。

  表1:不同回流空气温度时典型的CRAH额定容量

  冷通道遏制

NOM.

kW CAP

kW CAP

kW CAP

TONS

75oF

85oF

95oF

8

26.2

37.4

50.8

12

34.6

49.6

66.0

15

42.3

58.9

76.7

17

52.4

75.2

101.2

20

61.2

86.4

113.8

23

70.8

101.7

135.6

30

84.6

118.8

155.5

35

101.6

144.1

191.3

44

117.7

163.9

213.1

  冷通道遏制一个最大的好处是可以使用地板下或数据中心顶部制冷模式,通道易于填充冷空气,防止热空气混入,确保所有可用的冷空气都可以输送给设备,最大限度地减小机架顶部和底部之间的温度差异,使用地板下空气输送时,冷通道遏制特别有用,因为冷空气下沉,使地板下空气供应完全违反了物理学定律。

  当冷空气通过地板瓷砖开口向上推时,它只会上升到某个高度,除非有什么力量再推它一把。计算机内的风扇通常会把热空气向上推,但它仍然会变得越来越热,如果我们可以从地板到天花板完全遏制冷通道,它交付的空气温度将趋于稳定。

  正如前面提到的,冷通道不需要低到55°F,新的ASHRAE将上限提高到了80.6°F(27°C),因此冷通道温度在75°F时是非常安全的,这个温度允许你加大机房空调单元的凝结点,这样可以节省大量的空调能源。但反对者指出,其它空间现在基本上都成了一个热通道,可能会达到95°F或更高,除了冷通道外,其它一切都变得不舒适。

  冷通道遏制真正的挑战是空气平衡和控制,计算机设备需要一定数量的空气进行制冷,当空气输送给冷通道时,你需要确保可以充分调整开孔或地板开口,或天花板上方的铁格子。假设空调可以输送计算机需要的所有冷空气,人们可能会简单地“打开防洪闸”,推送尽可能多的冷空气进入冷通道,但这会引起其它问题,数据中心其它区域可能存在冷空气“饥饿”,这就是所谓牺牲一部分区域服务于另一部分区域,否则你只有安装更多的空调,产生更多的冷空气,这是一个浪费能源的昂贵任务。你可能也会给冷通道增压,促使更多的空气通过计算机,以及挡板与机柜之间的开放空间,这些空间会耗掉很多冷空气,减少热通道温度,降低CRAC效率。简而言之,向通道推送太多的空气会适得其反。

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