上送風(fēng);下送風(fēng);水平送風(fēng);冷通道封閉送風(fēng);熱通道封閉送風(fēng);機(jī)柜級(jí)封閉送風(fēng)。
冷通道封閉:
熱通道封閉:
氣流組織附件:
用于數(shù)據(jù)中心的各種制冷技術(shù):
1)冷凍水系統(tǒng):
2)風(fēng)冷式系統(tǒng):
3)冷卻水系統(tǒng)
4)風(fēng)冷式獨(dú)立系統(tǒng)
5)全新風(fēng)直接蒸發(fā)冷卻式系統(tǒng)
6)空氣間接蒸發(fā)冷卻式系統(tǒng)
數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)的節(jié)能冷卻模式:
在過(guò)去,制冷系統(tǒng)節(jié)能冷卻模式在大多數(shù)數(shù)據(jù)中心內(nèi)并沒(méi)有得到重視。這主要是因?yàn)槟菚r(shí)電力成本較低,IT設(shè)備供風(fēng)溫度較低,并且還沒(méi)有頒布碳排放法規(guī)。
今天,各種標(biāo)準(zhǔn),例如ANSI/ASHRAE 標(biāo)準(zhǔn)90.1-2010,和各項(xiàng)法規(guī),如《英國(guó)碳減排承諾》,均要求數(shù)據(jù)中心減少耗能。一些節(jié)能冷卻模式在許多氣候條件都能有效減少能耗。
在某些天氣條件時(shí),一些制冷系統(tǒng)在節(jié)能冷卻模式下運(yùn)行可以節(jié)省超過(guò)70%的年度制冷能源成本,相應(yīng)的年度PUE也會(huì)有超過(guò)15%的改善。對(duì)不同種類節(jié)能冷卻模式的術(shù)語(yǔ)和定義進(jìn)行了介紹并且利用關(guān)鍵數(shù)據(jù)中心特性比較它們各自的性能表現(xiàn),以幫助設(shè)計(jì)師根據(jù)實(shí)際情況作出正確選擇。
1)采用直接新風(fēng)作為空調(diào)的旁通
新風(fēng)節(jié)能冷卻模式(有時(shí)稱作“直接通風(fēng)”),當(dāng)室外空氣條件在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí),利用風(fēng)機(jī)和百葉從室外經(jīng)過(guò)過(guò)濾器抽取一定數(shù)量的冷風(fēng)并直接送入數(shù)據(jù)中心。
2)采用空氣換熱器作為空調(diào)的旁通
采用空氣換熱器作為空調(diào)旁通的模式(有時(shí)稱作“間接通風(fēng)”),當(dāng)室外空氣條件在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí),利用室外空氣間接為數(shù)據(jù)中心制冷。
帶有蒸發(fā)輔助的空氣換熱器以及采用空氣換熱器式空調(diào)節(jié)能冷卻模式的完整制冷系統(tǒng)。
3)采用熱輪換熱器作為空調(diào)的旁通
采用熱輪換熱器作為空調(diào)旁通的模式,當(dāng)室外空氣條件在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí),利用風(fēng)機(jī)將室外冷風(fēng)吹入熱輪換熱器,以使數(shù)據(jù)中心空間保持較為干燥的環(huán)境。
4)采用熱交換器作為冷水機(jī)組的旁通
采用熱交換器作為冷水機(jī)組旁通的模式,當(dāng)室外空氣條件在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí),利用冷凝水間接冷卻數(shù)據(jù)中心的冷凍水。泵將冷凝水送入并穿過(guò)板式換熱器,從CRAH使用的冷凍水得以冷卻,而無(wú)需將兩種水混合。
5)采用干式冷卻器作為風(fēng)冷冷水機(jī)的旁通
采用干式冷卻器作為風(fēng)冷冷水機(jī)旁通的節(jié)能冷卻模式,當(dāng)室外空氣條件在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí),利用一種叫做干式冷卻器的熱交換器直接冷卻數(shù)據(jù)中心內(nèi)的冷凍水。泵將冷凍水(通?;煊幸叶迹┧腿氩⒋┻^(guò)干式冷卻器,在這里利用室外冷風(fēng)冷卻冷凍水,然后將冷卻后的冷凍水送往CRAH。
6)采用次級(jí)盤管作為CRAC壓縮機(jī)的旁通
在這種類型的節(jié)能冷卻模式下,直膨式(DX)CRAC包含一個(gè)獨(dú)立的次級(jí)冷凝水盤管,可在節(jié)能冷卻模式時(shí)使用。當(dāng)室外空氣條件在設(shè)定值范圍內(nèi)時(shí),泵將冷凝水送入并穿過(guò)干式冷卻器,在這里利用室外冷風(fēng)使冷凝水冷卻,然后將冷卻后的冷凝水送到CRAC的次級(jí)盤管。
控制的復(fù)雜程度:
節(jié)能冷卻模式和制冷劑模式之間的轉(zhuǎn)換過(guò)渡可能會(huì)非常復(fù)雜,在轉(zhuǎn)換過(guò)渡期間還可能會(huì)造成暫時(shí)的制冷損失。從根本上說(shuō),這種轉(zhuǎn)換過(guò)渡的可靠性取決于控制系統(tǒng)。配有節(jié)能冷卻模式的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制制冷系統(tǒng),其控制系統(tǒng)結(jié)合硬件同步進(jìn)行設(shè)計(jì)和配置。這類控制系統(tǒng)就比根據(jù)特殊制冷系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)定制的控制系統(tǒng)要可靠得多。
利用空氣換熱器或熱輪換熱器作為空調(diào)旁通的節(jié)能冷卻模式,其控制系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單。控制系統(tǒng)較為復(fù)雜的是利用熱交換器作為冷水機(jī)組旁通的節(jié)能冷卻模式,因?yàn)榘迨綋Q熱器需要冷凝水溫度較低而冷水機(jī)組需要冷凝水溫度較高,這之間形成了一個(gè)“死區(qū)”。
影響節(jié)能冷卻模式運(yùn)行的因素:
地理位置:節(jié)能冷卻模式的使用完全取決于數(shù)據(jù)中心的地理位置。即使在部分節(jié)能冷卻模式下工作時(shí),地理位置的季節(jié)性氣候條件也至關(guān)重要。ASHRAE、美國(guó)國(guó)家再生能源實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)國(guó)家海洋和大氣局是少數(shù)幾家提供天氣數(shù)據(jù)以供評(píng)估節(jié)能冷卻模式可用時(shí)間的機(jī)構(gòu)。這些數(shù)據(jù)通常稱作“bin氣象數(shù)據(jù)”,因?yàn)闅庀髷?shù)據(jù)以溫度范圍進(jìn)行表現(xiàn)。利用某個(gè)地理位置的氣象數(shù)據(jù)可以計(jì)算出節(jié)能冷卻模式的可用時(shí)數(shù)。
制冷系統(tǒng)制冷設(shè)定值
增加節(jié)能冷卻模式可用時(shí)間的方法主要有兩種:
1)將數(shù)據(jù)中心搬到較為寒冷的地區(qū)。
2)提高服務(wù)器的設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)溫度。
方法一對(duì)于已有數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)顯然是不現(xiàn)實(shí)的。
方法二則具有可行性,而且現(xiàn)在不論是新建數(shù)據(jù)中心還是已有數(shù)據(jù)中心都適用。事實(shí)上,ASHRAE TC9.9標(biāo)準(zhǔn)的2008年版本已經(jīng)將服務(wù)器的較大進(jìn)風(fēng)(干球)溫度從原來(lái)的25℃ (77℉)提高到27℃(80.6℉)。不過(guò),IT送風(fēng)溫度能夠提升多少取決于熱風(fēng)和冷風(fēng)隔離遏制的效果。
熱冷氣流隔離:
如果機(jī)柜布置不合理或者氣流管理不當(dāng),數(shù)據(jù)中心內(nèi)的熱風(fēng)和冷風(fēng)會(huì)發(fā)生混合。如果制冷設(shè)定值提高到27℃ ,到送風(fēng)到達(dá)服務(wù)器進(jìn)風(fēng)口時(shí),溫度可能已經(jīng)接近32℃。這就是為什么制冷系統(tǒng)設(shè)定值通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于服務(wù)器進(jìn)風(fēng)溫度的原因。
為了提高制冷系統(tǒng)設(shè)定值并從而延長(zhǎng)節(jié)能冷卻模式可用時(shí)間,必須將熱風(fēng)和冷風(fēng)分開。我們可以利用冷通道氣流遏制系統(tǒng)和熱通道氣流遏制系統(tǒng)達(dá)到這個(gè)目的。但是,熱通道遏制可以提供更多的節(jié)能冷卻模式可用時(shí)間,因此更受新建數(shù)據(jù)中心青睞。
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