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(一)缺乏气流管理是数据中心热点产生根源的探讨

作者:APC UPS 发布时间:2021-04-29 12:14:02点击:



       它的设备通常使用不间断电源(UPS)作为备用电源。停电后,UPS将为其设备供电,直到发电机启动。但是,制冷系统组件(例如crac(机房精密空调)或crah(机房空气处理单元))的风扇,冷冻水泵和冷却器(以及相关的冷却塔或干式冷却器)通常未连接到UPS,但是,通常连接到备用发电机。结果,断电后数据中心的送风温度可能会迅速升高。

尽管数据中心制冷系统的设计一直受到人们的广泛关注,但在大多数情况下,重点是提高其在常规电源下的运行效率和可靠性,而紧急情况下的操作则缺乏关注。同时,在正常运行条件下用于改善数据中心的性能,效率和可管理性的一些趋势和最佳做法可能会对电源故障后的系统运行产生负面影响。 >

造成这种情况的部分原因是缺乏用于数据中心设计人员和管理人员的简单工具来帮助他们预测这些紧急情况下的散热性能。同时,数据中心制冷系统中断后,数据中心架构及其负载对IT设备的连续运行时间有重大影响。数据中心的某些技术趋势可能会加快数据中心的温度上升速度。本文将讨论以下四种技术趋势如何在数据中心散热中断后影响数据中心的可用性时间。如果不设计其他补偿方法,所有这些趋势将导致停电后数据中心安全可靠的运行时间缩短。

1.合理配置制冷量

2.提高功率密度并实施虚拟化

3.提高IT设备的进气温度和冷冻水的设定点温度。

4.为橱柜和橱柜排部署通道封闭系统

一,合理配置制冷量

具有合理配置的系统的总冷却能力(例如,使冷却能力与实际负载一致)可以带来多种好处,包括提高能源效率和降低投资成本。但是,面对停电后无法承受的高温,有必要提供过多的冷却能力。实际上,如果总制冷量与热负荷完全相同,则理论上不可能将设备冷却到其原始状态,因为在停电后热量总是会高于其负荷。正如多个空调可以比单个空调更快地冷却卧室一样,额外的crah或crac制冷能力可以帮助数据中心更快地恢复到其断电前的状态。需要说明的是,无论哪种数据中心架构,其制冷量分配(空气分配)都必须合理,也就是说,可以实际利用crah或crac的制冷量(通过使用盲板,刷子,冷/热门频道等)。

<强> <其次,提高功率密度并实施虚拟化

IT设备的紧凑设计使数据中心机柜的功率密度不断提高。刀片服务器和某些类型的通信设备的出现可使机柜的功率密度高达40kW /机柜。另一个技术趋势-“虚拟化”极大地提高了我们利用和扩展计算能力的能力。例如,与传统的非虚拟服务器相比,虚拟服务器可以将CPU利用率从5%-10%提高到50%,甚至更高。增加机柜的功率密度并实施虚拟化可能会在固定空间内释放更多的热量,这将减少数据中心操作员在电源故障后IT入口空气温度达到临界值之前可以使用的响应时间。下图显示了过去十年中机柜功率密度的趋势。

3.改善IT设备的进气温度和冷冻水的设定温度。

ASHRAE技术委员会9.9(关键任务设施,技术空间和电子设备)开发并放松了为数据中心推荐的热操作范围。 IT设备的进气温度和冷冻水设定温度的升高可以使制冷系统在节能制冷模式下运行更多小时。根据估算,冷水机组的设定温度升高了1°C。可节省约3.5%的冷水机组能耗。换句话说,设定点温度下降到固定环境温度以下的次数越多,冷却冷却水的成本就会越高(这直接适用于冷却水系统,而风冷DX系统也有相同的趋势。)这一事实迫使数据中心运营商在正常工作条件下将温度保持在尽可能高的水平。因此,IT设备的较高进气温度会降低断电后数据中心操作员可获得的响应时间。如下图所示, 是最初建议的温度和湿度范围ASHRAE的数据,当前建议的温度和湿度范围,当前供应商的允许极限和典型规格参数。

4.为橱柜和橱柜线部署通道封闭系统 

例如,具有高地板或硬地板的外围制冷系统(例如洪水灌溉空气供应)可以提高传统数据中心制冷系统的可预测性和效率。但是,通道关闭系统可以防止气流与数据中心其他区域的气流混合,这将影响电源故障期间的温度上升。不同类型的通道封闭系统对温升的影响不同,具体取决于制冷设备与备用电源之间的连接方式。 如下图所示, 是新一代的橱柜和橱柜行通道封闭系统。


      对于具有行级冷水冷却器的热通道封闭系统,假设冷却器未接通电源并且在制冷中断时通道封闭系统的门保持关闭,则大量热空气将从各个位置泄漏,并且再次循环到IT设备的进气口,这将导致IT设备的进气口温度迅速升高。如果冷却器与UPS连接,但冷却水泵未与UPS连接,则冷却器将仅将空气发送到冷通道,而不会提供主动冷却。此时,仅可利用冷却器的热容量(冷却盘管,盘管中的冷水等)。如果冷却器和冷却水泵均与UPS相连,则温升将取决于冷却器的配置(例如冷水箱的配置,冷却器的启动时间等)。

对于带有行级冷水冷却器的冷通道密封系统,如果未将冷却器连接到UPS,则通道密封系统中的负压将从机柜和通道密封系统的泄漏位置吸入热空气,这将导致IT设备进气温度的上升。如果将行级冷却器与UPS连接,则温升将取决于冷却器的配置(例如冷水箱的配置,冷却器的启动时间等)。

对于橱柜气流遏制系统,情况基本上类似于具有行级冷却器的冷通道和热通道封闭系统。

但是,无论是否将空气冷却器和冷冻水泵连接到UPS,在制冷系统中断后,通道关闭系统都可以缓解温度升高,这是因为通道关闭系统可以通过以下方式提供冷,热容量:空旷区域(冷通道)或高架地板通道中的水泥板,冷水管等。这是因为冷热空气的分离至少在制冷系统中断的早期就阻止了冷热空气的混合。

尽管数据中心的技术发展趋势带来了挑战,但可以改善设施制冷系统的设计,以在紧急情况下实现更长的运行时间。根据设施的任务,在长期停电的情况下,在现有架构的基础上尽可能延长运行时间是更实际的,同时为最终的运行做准备。关闭IT设备的电源。