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数据中心冷却系统的绿色节能应用

来源:机房360 作者:韩艳峰 更新时间:2013-6-10 9:05:29

摘要:随着IT业务高速增长,在新的数据中心设计中需要我们重点考虑如何解决高热设备的冷却问题,传统机房空调让我们提出了质疑,传统机房还可以继续负责大功率设备的冷却吗?如何优化数据中心冷却,提高能源效率?本文主要目的是探讨如何在机架/行/安装冷却设备相比较与传统数据中心的冷却方案来提高数据中心的能源效率。

  导语
  在业务高速发展的现有数据中心中,服务器计算能力通常随着业务的增加,电力和冷却系统需要也在增加。所以数据中心运营商面临的严峻挑战是如何提供足够的电力及冷却资源来支持服务器运行,或如何对系统进行相应的调整及优化,实现它未来的使命,同时让数据中心达到能源使用最小化。那么如何应对诸多挑战?
  
  一、数据中心冷却的优化
  随着业务的增加,服务器的负载及其发热量也随着增加,如需高效的去除这些服务器散出的热量,将需要一个有效的方法来改善这个高发热问题。有效的方法是对高热区进行定位并安装冷却装置进行针对性冷却,调节优化系统,从而降低整体数据中心能耗
  已经应用的数据中心冷却方式有传统房间级、机架级、行级冷却,还有针对服务器本身冷却,后三种冷却方式在某种程度上是要比传统的冷却效率高。
  
  二、数据中心冷却方式介绍
  
  1、传统房间级冷却
  混合制冷方式是传统机房常用的方式(俗称冰柜式制冷方式),传统的机房空调很少考虑机柜内部的温度,它仅仅能保证机房内温度符合要求。传统混合制冷方式布局以整个房间作为冷却对象,造成冷、热气流混流运行,即前面的机柜排出的热风很容易进入后排机柜的进风口,由于冷、热风气流混合,从而造成精密空调制冷及机柜热交换效率降低。

  2、机架级冷却的应用
  机柜的局部过热可以通过加装散热单元,增加风的流速和流量;也可通过在本柜内加装制冷设备;还可以能过增加机柜进口冷风的进风量。解决机柜内部的局部过热问题的装置,我们姑且称为机柜冷却器,该制冷系统是能够根据实际需要,灵活放置在最靠近主设备的位置,配合主设备机架按照冷、热通道隔离的布置方式,向主设备机架的冷通道注入高热密度设备所需的冷量的,即是说,能够将冷量直接送到机房最需要制冷的“热点”。
  相对于传统机房制冷系统的“远距离送风循环系统”,这种方式大幅度降低了冷、热空气的交叉损耗,提高了制冷效率。此外,机架级冷却系统的制冷末端单元与传统机房制冷系统配合使用,可以解决单个机架高发热的制冷问题,非常适合配置了高热密度机架的机房,机架级系统的制冷末端单元安装在机柜附件,贴近负载机架,可大大减少送风所消耗的能量,与传统空调远距离送风相比可使风机能耗降低;该系统随机房设备热量变化自动调节制冷量大小的特点也能大大提升节能效果。其次,该系统的制冷主机可以放置在其他房间,节省宝贵的机房空间等优势。
  
  3、行级冷却的应用
  调整机柜布局,实现冷热通道隔离,实施冷(热)通道封闭。服务器机柜采用背对背的方式进行安装,冷风从服务器前面进入,热风从服务器后面排出,这样可以保障相邻两排机柜的进风口温度较低,有利于服务器内部散热,同时能有效利用冷却循环,达到机柜内服务器的最佳冷却效果。
  对于高密度机房,由于热气回流冷通道,会造成冷通道多处中断,出现热点时还需做吊顶,并实施冷(或热)通道封闭。若采用冷通道封闭,机柜正面进风温度控制较好,但是机房周围环境普遍较热,人员操作环境不如热通道封闭好。建议在高密度机房中,可采用双侧送风+做吊顶+热通道封闭的设计模式。


采用双侧送风+做吊顶+热通道封闭的设计模式

  
  
  行级冷却装置
  冷却器是作为一个装置,直接放在邻近服务器机架。要么安装在两个或以上的服务器机架行间对吹。冷却器回收服务器排出的热空气,热空气被吸入冷却装置并冷却(可以使用空气水或空气制冷剂进行热交换器),交换后的冷空气再提供到服务器的进气口。一些机房安装这种装置并结合附加密封结构系统,减少混合热排气和低温空气流的供给,在某种程度上达到了绿色节能。这种类型的冷却设备在进行了测试后,建议对冷热通道隔离,可进一步的提供冷却效果及节能效率。

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