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如何有效控制数据中心制冷系统成本

这与用于为IT设备提供负载的总负荷所占比例基本一致。冷却设备的功耗占据数据中心物理基础设置能耗的的大部分,比如像效率低下的UPS,线缆的损耗、照明损损耗作为数据中心第二大能源消耗。

作者:CC编译来源:机房360|2017-12-18 10:27

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通过气流管理提高冷却效率:

经过统计,数据中心的总电力负载的40-50%的负荷是通过冷却设备产生。

这与用于为IT设备提供负载的总负荷所占比例基本一致。冷却设备的功耗占据数据中心物理基础设置能耗的的大部分,比如像效率低下的UPS,线缆的损耗、照明损损耗作为数据中心第二大能源消耗。

由此看来,数据中心拥有者都希望在寻找提高PUE的方式,应该理性的思考,从冷却系统中寻找降低浪费能耗的机会。

比如:通过采用最新最好的组件技术对于降低能耗有一定的效果。 压缩机系统容量控制,电子换向电动机,变速驱动和改进的控制方面的改善,无疑对现代数据中心的实现最低PUE产生了积极的影响。

然而,由于气流管理问题,许多现有数据中心的运行效率低下, 一般来说,旁路气流是问题的根源。

作为这方面的实践分析,我们来进行一个简单的实验。 将数据中心内所有CRAC或CRAH单位的CFM总风量加起来。 如果您不知道冷却装置上的CFM规格,请使用每吨冷却550 CFM等拇指规则进行粗略估算。 然后,用等式估算空气冷却IT设备CFM;

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

IT CFM=IT负载(千瓦)*130(CFM/千瓦)

Cooling CFM Estimate (制冷CFM评估)

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

总冷量(吨)*550=总送风量(CFM送风量)

IT Equipment CFM Estimate (IT设备CFM评估)

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

IT总负载(千瓦)*130=总IT风量(CFM IT)

现在比较两个气流速率数字。 总冷却单元CFM超过IT CFM的数量代表您的效率。 从效率的角度来看,5-10%的剩余风量意味着系统浪费低,50%意味着浪费高。

剩余是额外的气流,这是通过几种机制耗费你的运营费用,但在理论上是不需要的。 遗憾的是,补救措施并不像关闭一些冷却装置那么简单,直到两个数字匹配。

由于紧耦合技术还没有那么成熟,通常情况下,热点会随着剩余冷量的减少而随之发生变化。换句话说,就是因为我们将冷却系统气流速率与IT气流速率匹配,这并不意味着旁路气流不再存在。 当送风量回到空调设备没有经过任何IT设备,热风排出没有经过再冷却而返回到IT设备时,这时,会出现旁路气流,并因此发生热点。

建筑设施设计允许我们对这种气流的控制程度决定了冷却系统的气流速度可以与IT气流速度匹配率。

可以想象一个极端情况,一列机架通过统一的送、回风将其直接接入进风管道与回风管道,具有完全相等流量的周边空调。 虽然这种情况将允许完美的CFM匹配而没有旁路气流,但此方案缺乏实用性,不灵活、并且费用高昂。

另一方面,考虑在一间矩形的房间内放有空调设备,活动地板以及没有管道的房间。为了讨论的方便,我们假定机架列的长度都是相同的方向。 空调位于房间冷通道的位置,冷风从空调前端送入冷通道绕过空气流动,热回风从热通道流出。这种空方式多少可以调整热通道与冷通道的风量,但这种方式,在一定程度上会呈现出不受控制的回风系统。

冷通道中的旁路气流

类似地,将精密空调安装在矩形房间窄的一边(没有对着冷热通道)的方式,则倾向于鼓励热回风旁路气流的流动。 由于压力的不同,空气会移动。 由于空调设备所放的位置,使得回风口产生一个低压区域,因此,回风口能够吸走各个方向的气流。由于空调所在的位置,空调设备倾向于在机架的顶部上吸取热空气。让每一列的气流在没有冷却的情况下被吸到IT设备中。

热通道中旁路气流

为密封活动地板上孔洞的KoldLok系列产品专注于冷通道,通过密封电缆穿透处的泄漏来保持活动地板充气室的良好压力。 不幸的是,考虑到敷设线缆方便,电缆孔洞位置大部分位于热通道而不是冷通道。

从冷通道进入热通道的气流就是旁路气流,无论从热通道的气流回到空调设备的返回路径有多好,其造成不利影响都无法逆转。

出于这个原因,用Upsite提出的标准测试KoldLok系列产品密封电缆孔的穿孔是实现低旁路空气比率的重要的第一步。

当IT设备排出的气流从服务器机架的后端走向前端时,会出现最常见以及最易于修复气流路径问题。 这种类型的旁路气流通常与机柜上从未使用的空间的数量成比例地发生。 当然在有些情况下,一列或多列机柜上被空置的空间最终会被IT设备填满,至于何时会被填满,很难说清。

在这样的情况下,可能导致一列机柜形成“透明”气流。 由于缺乏机架提供的自然界限,传统的“冷通道、热通道”房间布局在一些地区有效地成为劣势的“后向前”布局。 通过在每个未使用的U空间安装盲板,防止这种类型的旁路气流是非常重要的。

同样,任何其他允许气流在机架中从后向前流动时,所遇到的孔洞都应该被密封。 这些可能包括轨道侧(特别是在一些更宽的网络机架中)的空间,以及在某些情况下在最高和最低的U空间之上和之下的空间。 上层的下料板在高压差下进行了泄漏测试,以确保对内部机架旁路气流的最佳密封性。

最后,Upsite提出的AisleLok解决方案专注于在回风不经过机架而直接进入热通道之后正确地引导回风。 在这个阶段,旁路气流问题可能包括机架下,机架之间,机架顶部的空气流动,并缠绕在通道的末端。

由于大多数机架都有带有脚轮,使机柜在地板上方升高一英寸或者两英寸,所以机架下方的区域由机柜底部和地板之间的间隙产生。机架与机架之间的间隙往往很窄,但也很长。 总的来说,这些间距可能会在可能出现旁路气流的热通道和冷通道之间累积达数平方英尺的开放区域。

机架下的密封

采用丙烯酸密封胶带; 用于机架之间的密封,有助于恢复热通道/冷通道布局以及热通道或冷通道气流遏制系统的完整性。

局部气流遏制系统由专门设计的挡板组合而成,旨在将热气流从旁路气流引至回风通道。机架上方的挡板起着重新引导垂直于列长度的回风空气流向与排长度平行的方向的作用。

当回风的空气到达排的末端时,允许其恢复到冷却单元的路径,其中一些通常位于与排长度平行的一边。 为防止气流在运输过程中重新进入冷通道,铰链式部分挡板位于冷通道的末端。 这些活动挡板将IT设备屏蔽在排的最后一个机架的上部,以便在热气流经过被吸走。

封闭机架上剩余空间旨在创造一个大大改善气流管理的环境。 安装后,可以更积极地采取节能措施,降低热点发生的风险。 这些措施可能包括降低风扇速度,关闭制冷单元,修改冗余故障方案,提高温度设定值。

在采取这些措施时,最终会达到入口温度超过ASHRAE建议水平或期望的冗余水平丢失的地步。 在达到这一点之前,往往有很多好处。 由于行动相对简单,而不是设备密集的,费用低廉,投资回报期也具有一定的吸引力。

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【责任编辑:武晓燕 TEL:(010)68476606】


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