1.1冷熱通道隔離技術
經過多年的實踐和理論證明,在一個設計不合理的數據中心內,60%的空調機冷送風由于氣流組織的不合理而被浪費了。傳統的開放式熱通道結構數據中心面臨著兩大氣流管理難題:冷熱空氣相混合現象和空調冷送風的浪費現象。這兩種現象大大降低了空調制冷的效率。其中,冷熱空氣相混合現象指的是由設備產生的熱空氣和空調機的冷送風相混合從而提高了設備的進風溫度;空調冷送風的浪費現象則指的是從空調機的冷送風并未進入設備,并對設備冷卻而直接回流到空調機的現象。冷熱空氣混合現象也是導致數據中心溫度不一致的主要原因,并且這種現象也大大降低了數據中心空調的制冷效率和制冷能力。如何解決這兩種現象,其實最簡單的方式就是機柜面對面擺放形成冷風通道,背靠背擺放形成熱風通道,這樣會有效的降低冷熱空氣混流,減低空調使用效率。如下圖所示:
冷熱通道完全隔離
隔離冷通道或者隔離熱通道哪種方式更好呢?這兩種方式都將空調的冷送風和熱回風隔離開來,并使空調機回風溫度提高以此來提高空調的制冷效率,區別主要是可擴展性,散熱管理和工作環境的適宜性。
隔離冷通道的可擴展性主要是受地板下送風和如何將地板下冷風送入多個隔離冷通道的制約。很多人認為只要當空調機的出風量能滿足設備的散熱風量即可,但是他們忽略了高架地板下冷送風對于多個隔離通道的壓力降和空間的限制。相反的隔離熱通道則是使用整個數據中心作為冷風區域來解決這個問題,正因為這樣擴大冷通道的空間。隔離熱通道相比于隔離冷通道有著更多空調冗余性能,多出的熱通道空間將會在空調系統出現故障時能多出幾分鐘的寶貴維修時間。而且隨著服務器設備的散熱能力的提高,服務器所需的散熱風量將會大大的減少。現在很多服務器的熱風的出風溫度可到達到55℃。隔離冷通道的未被隔離部分空間的溫度將會比傳統數據中心大大的提高,這將增加了數據中心工作人員的舒適度和減少數據中心其他設備的使用壽命。
綜上所述,雖然這兩種方法都可以提高空調使用效率,但是相比較起來,隔離熱通道比隔離冷通道的效率更高、適用性更好。
1.2冷源方案比較
根據統計數據表明,數據中心的制冷系統占機房總功耗的40%左右。機房中的制冷主要是由機房空調負責,所以降低機房空調的耗電量可以有效的降低機房的PUE值。目前數據中心中較為常用節能制冷系統有以下四種:
1·水冷冷凍水機組+自由冷卻系統
本方案組成設備包含:水冷冷水機組、板式換熱器、冷卻水泵、冷卻塔、冷凍水泵、定壓補水裝置、加壓裝置、蓄冷水罐、末端空調機組等組成。整個系統由冷凍水系統和冷卻水系統組成,系統分三種工作模式:正常制冷、部分自由冷卻、完全自由冷卻。
2·風冷冷凍水機組+自由冷卻系統
本方案組成設備包含:風冷冷水機組、干盤管、冷凍水泵、定壓補水裝置、加壓裝置、蓄冷水罐、末端空調機組等組成。本系統做自由冷卻用的干盤管可集成于風冷冷水機組內,系統分三種工作模式:正常制冷、部分自由冷卻、完全自由冷卻。
3·自帶冷源式風冷空調機組+自有冷卻
自帶冷源式風冷空調機組系統屬于分散式空調系統,空調機組由室內機、室外機、干盤管組成。室外機內置壓縮機,干盤管集中布置于室外,母管連接由水泵分配至各室內空調機,系統分三種工作模式:正常制冷、部分自由冷卻、完全自由冷卻。
4·模塊末端全空氣空調機組水冷冷凍水
本方案組成設備包含:水冷冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔、冷凍水泵、定壓補水裝置、加藥裝置、蓄冷水罐、全空氣循環風機組等組成。過渡季及冬季直接把室外冷空氣經全空氣循環風機組處理后送至機房內,以減少冷源部分的能耗,系統分三種工作模式:正常制冷、部分自由冷卻、完全自由冷卻。
數據中心到底使用哪種制冷系統,需要根據項目所在地的各項條件綜合考慮。在我國長江以北地區,如果有條件建議采用水冷冷凍水機組+自由冷卻系統的方式設計制冷系統,這樣在冬季氣溫7-12℃時可以采用預冷的方式,使用部分冷凍機組。在室外溫度小于7℃時,可以不啟動冷凍水機組,完全用自由冷卻系統對機房降溫,大大減少的了能源的消耗。
1.3采用變頻電機