Facebook数据中心方案展示——机械篇

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Facebook向外界公开了其在俄勒冈州普利恩维尔市正在建设的新数据中心的底层服务器和数据中心的具体方案,以下是我们为各位读者精心挑选的The Open Compute Project项目PDF的具体内容。

近日,Facebook在其总部举行发布会,宣布启动名为The Open Compute Project的新项目,并向外界公开了其在俄勒冈州普利恩维尔市正在建设的新数据中心的底层服务器和数据中心的具体方案。51CTO对此话题做了专题报道《揭秘自己 Facebook数据中心意欲何为》,以下是我们为各位读者精心挑选的The Open Compute Project项目PDF的具体内容。

本文给大家介绍的是Facebook机箱方面的展示,包含具体的CAD图及细节介绍。

机械设计的目的是建立一套相对于传统数据中心来说具备极低的操作成本及相对较低的安装成本的机房配套体系。

能源密集型冷却系统被一种更简洁、更轻巧的方案所取代,新方案使得空气流通保障不再需要复杂的管线来支持。这代表新的冷却体系能在比ASHRAE(即美国采暖、制冷与空调工程师学会)2008年所发布的TC9.9指导方针中所要求的更加宽松的温度及湿度条件下正常工作(详见图一)。

我们超越了ASHRAE指导方针中的内容,因为我们使用的是自己的定制服务器(详情参见开放计算项目技术规格中的相关内容)。我们已经对这些服务器进行了测试,并有信心使其达到预期的运行寿命周期。

数据中心运行条件

• 冷风通道的温度控制在华氏65至85度之间

• 露点温度***为华氏41.9度

• 相对湿度(简称RH)***为65%

室外空气设计条件

Prineville当地的室外气候条件对于采用蒸发冷却系统来说非常理想。

•夏季: 由干球温度计测得的***温度为华氏110度,湿球温度计测得的***温度为华氏70.3度(从1972年到2001年,由ASHRAE于Redmond及Oregon所测出的极限高温为干球华氏105.6度,而期间湿球温度为华氏70.3度,这是该地50年来最为恶劣的气候状况)。

说明:由干球温度计与湿球温度计所测得温度之间的差值,可计算出空气湿度。干球华氏温度以下简称°FDB,湿球华氏温度以下简称°FWB。

• 冬季: 华氏-30.8度,相对湿度50%,0.55沙尘目数(由ASHRAE所测得的50年来最小值)。

备注: 设计数据是参考Redmond及Oregon所公布的统计结果所得出,这是两座距离Prineville最近且具备完善气候资料的城市。

室外空气运行条件

所安装的各类系统(节热器,直接蒸发冷却及加湿装置),其运行条件随外界状况的变化而变化。

设计湿度计算图

图一是一幅湿度计算图,表示上述条件各在哪些环节发生作用。为了更好地理解这一系列条件的影响,请参考第6节的相关内容。

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机械系统概念

这套机械系统的设计基础采用了直接蒸发冷却概念,因此不需要部署制冷机或压缩机来对IT负载设备进行冷却。该设计采用了内置式系统,其中机械功能区位于建筑现场的顶楼。

建筑优势

• 减少机房所占用的空间

• 无需管线排布;空气会利用自然气压进行流通

• 相对于在楼顶部署空调机组,这种方案在屋顶渗漏所导致的数据中心渗水方面的可能性更低

• 楼顶不存在暴露在外的管道,这样可以避免突发情况、潜在渗漏以及由此引发的事故

• 大幅减少了所需的冗余设备,因此建筑成本也随之降低

运行及维护优势

• 由于机房处于内部封闭空间中,因此运行及维护在操作性方面要好于暴露在外界因素之下的状况(例如寒冬及酷暑)

• 引入外界空气时,气流与所要排出的室内空气混为一体的可能性更低

• 相对于长期暴露于自然环境之下的空调机组,本方案所采用的设备具备更长的使用寿命

• 更低的维修费用(相对于暴露在自然环境之下的门窗密封装置以及控制机柜而言)

• 保养服务更轻松,阀门调节装置、风机、启动器、变频机组、加湿装置以及控制系统的维护也更容易

内置式系统的缺点

• 更大程度地依赖于机械承包商外地组装的能力及设备安装质量的保障体系

• 直接蒸发/加湿功能可能要求排水管线位于下层建筑的天花位置,因此需要严格监控泄漏情况并定期检测

• 配套设施的拓展性有限,必须为可能增长的冷却处理要求匹配系统容量扩展空间及冗余硬件。

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空气流通概述

 

图二 空气流通概述

1. 室外空气借助顶楼的垂直流通百叶进入室内

2. 室内空气经由流通管道排向室外

3. 室外空气由过滤室的过滤机组处理后导入数据中心

4. 空气进入蒸发冷却/加湿室并由雾化处理系统进行雾化

5. 空气在经过雾化处理之后,再由除雾系统进行干燥以减少所携带的水汽

6. 空气进入风机室,并被推送至数据中心冷风通道的进气口中

7. 空气通过服务器机柜前端,经由热传递通道对设备加以冷却,然后进入增压排风装置。最终空气将被排回过滤室或借由自然气压/排风扇的作用直接排出室外

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系统功能及特点

该系统的设计考虑到了以下功能及特点:

全空侧节热系统

•  只要外界空气状况适宜,该系统就能为机房提供无成本的冷却处理

•  提供了非常低廉的运营成本,尤其是在显著的沙漠气候之下

•  所设置的风门能够将室内外空气良好地混合,并可以在冬季时避免室外的寒冷空气直接与湿润的室内空气混合,进而防止潮湿问题的发生。

过滤系统

• 由MERV 13(得到ASHRAE 85分好评的过滤器)所提供的筒式过滤器具有运行压力损耗低及粉尘负载能力高的优点。该过滤系统能够以2”的褶皱空间达成30%的预过滤功能。该过滤器同时可升级为MERV 14(得到ASHRAE 95分评价)。但若采用MERV 14设备,运行压力损耗将由0.27”SP直升500 FPM达到0.36”SP。

高压雾化

• 高压泵及雾化喷头能同时提供蒸发冷却及加湿功能

• 系统完全自主调节

• 冗余软化装置及反渗透泵系统同管线一道,构成空调机组系统

• 软化装置及反渗透系统需要维护;雾化喷头要求每十年左右全部更换一次

进气风机系统

• 较低的运行成本,通过插头(高压)直接为风机供电

• 风机阵列由三套电源总线以及N+1冗余设备支持

• 风机控制由变频器完成以节约运行成本,运行功率根据负载及风压的要求实时调控

• 风机阵列所需的顶楼空间最小

热空气流通阻隔

• 中心及终端通路应视为冷空气通道处理以保持楼内大部分空间尽可能温度适宜

备用风机

• 风机阵列由三套电源总线及N+1冗余设备支持

• 风机控制由变频器完成以节约运行成本,运行功率根据负载及风压的要求实时调控

• 风机附带自动隔阻风门,以***程度地降低向室内输送潮湿空气的可能性

建筑管理系统(简称BMS)

• 在分布式系统发生故障时提供冗余保护

• 以直接数字控制(简称DDC)系统为基础,提供所有控制、数据记录、监测及报警功能所必需的硬件设备

• 电气元件接口提供监控及临界状态报警功能

• 燃料系统、采样式烟雾探测器及消防报警接口提供监测以及临界状态报警功能

• 不会对正常运行状态下的数据中心电力供应情况进行监测

其它项目

• 主要设备由变频器进行控制以***程度降低运行成本,并使相关系统能够准确匹配当前负载状况

• 为主要设备提供冗余支持,因此在任何单一电力供应或机械发生故障时,设施体系整体仍能正常工作

• 直接蒸发冷却系统由一套现场主要设备及一套利用常见的城市供水传输系统构建的备用设备所支持。这两套设备都直接将水供入储水罐。当自留水井及城市供水中断后,这套系统能继续为数据中心供水48小时。储水罐由非绝缘及无气泡的材料制成,以防止内部积水冻结

• 室外管线由绝缘材料制成并配有伴热管,以防止冻结。整套系统可以在冬季正常进行排水而不必额外部署防冻保护

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责任编辑:景琦 来源: 51CTO
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