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機房精密空調設計及運行維護中的四個常見誤解

2019-3-4 11:23:15  瀏覽人數:

機房精密空調制冷系統設計及運維中的四個常見誤解

誤解一:機房需要嚴格和一直的溫濕度控制

按照機房設計標準,簡單嚴格地設置機房環境溫濕度,不適應現代數據中心機房要求。

1)不同功率密度是IT設備,對進入設備的溫度要求不同:

高功率密度的設備由于進出風溫差大,要求進風溫度較低,以保證CPU等元器件溫度不超標,最高t可達15~20℃。例如曙光星云機(高功率密度)進風溫度設定為18℃,氣象局高密機架進風溫度定為20℃;低功率密度的設備,進出風溫差僅有幾度。

2)需要控制的是IT設備的進風溫、濕度:

建議參考美國發布的ASHARE Enviromental Guidelines For Datacom Equipment 2011,其所指的溫、濕度為電子信息設備的進風口參數;

最低溫度:18℃;最高溫度:27℃;最低濕度:5.5DP(露點溫度);最高濕度:60%RH(相對濕度),同時15DPDP露點溫度)。

誤解二:降低送風溫度設定點就必能提高制冷能力

當數據中心運維人員發現數據中心溫度較高,或局部存在熱點時,他們毫不猶豫地去降低精密空調的送風溫度設定點,以期提高機房專用空調制冷系統的制冷能力來降溫和消除熱點。

調低送風溫度有助于減少熱點的說法貌似合乎邏輯,但在處理熱點時實為不得已而為之的下下之策,因為這會降低整個制冷系統的效率和制冷量。這種方法的效果取決于CRAC/CRAH的工作狀態。如果恒溫恒濕空調制冷系統尚有多余容量(即工作負載不足100%,未達到制冷極限),那么調低溫度設定值的做法具有積極效果。如果CRAC/CRAH的位置靠近熱點,則調低溫度設定值可以降低熱點處的溫度。但倘若CRAC/CRAH正以最大容量(100%滿負載)運行,由于系統已達到制冷極限,調低溫度設定值是沒有效果的。每個制冷系統在給定環境條件下都有固定的最大制冷容量。溫度設定值調低后,“最大”制冷容量也隨之降低。

在調低制冷單元的溫度設定值之后,制冷量為何會下降?這個問題很好回答,我們只需關注整個制冷系統的用途即可。制冷系統用于收集數據中心內的多余熱量并將其排出室外,這一過程可通過一個蒸汽壓縮循環來完成,如直膨式設備(DX)或使用節能冷卻模式。根據熱力學第二定律,必須利用輸入功率將熱量從低溫環境轉移至高溫環境??傊?,主要的參數是室外溫度和IT機房送風溫度間的溫差。兩者之間的溫差越大,制冷系統的工作量也越大,從而導致制冷系統的總制冷量降低(假設室外溫度是恒定的)。

因此,降低精密空調的溫度設定點并不一定能消除熱點,反而有時候會降低空調機的制冷能力。

誤解三:熱點意味著需要更多的空調設備

當數據中心存在熱點時,數據中心的運維人員通常會認為是空調的數量不足,需要增加空調的數量以增加制冷能力來消除熱點。實際上,熱點的產生并非是制冷量不足或熱負荷過大,而是制冷量未能得到充分的利用。換句話說,有可能制冷量是充足的,但未能在需要制冷的區域提供充分的制冷量,這是由于缺乏氣流組織所造成的。

Uptime Institude的一項調查研究顯示,雖然某些IT機房的制冷量已高達需求量的15倍,但機房中仍有7%~20%的機架存在熱點。究其原因,竟是送入的冷風繞過了IT設備的進風口。正確的解決方案是采用氣流遏制等方法,然后再核定是否需要增加制冷設備。

因此,熱點并不意味著需要增加更多的制冷設備,而是需要分析熱點產生的根源,采取一些建議的有效措施,再核定是否需要增加制冷單元。

誤解四:行級空調需要將冷風送至服務器入口

在進行行級制冷架構設計時,數據中心的設計人員經常會將行級空調器看成與房間級精密空調一樣,為服務器提供冷風,因此需要將冷風送至服務器入口。

然而,這時對行級空調器的誤解。行級空調器的設計初衷是熱排風吸收器,也就是將服務器的熱排風就地收集,降低溫度并將熱量傳遞至室外,從而避免了冷熱氣流的混合。

行級空調器的設計屬性決定其功能如此。

比如:其外觀設計和機架是一致的,并緊靠熱源放置,大大縮短了送回風的路徑,降低能耗。同時,其采用后進前出的氣流模式,與機架氣流相互平行,因此,在機架高度方向,更容易收集熱排風。還有就是采用變頻制冷量設計,使其排熱能力與機架的發熱能力動態匹配,更好地收集并壓制熱量。

在行級空調器出口設計導流板是不可取的,因為導流板容易形成射流,容易造成臨近空調附近機架前橫向氣流過快,冷風無法進入機架。

因此,行級空調不是空調冷卻器,而是熱排風吸收器。不需要將冷風送至服務器入口,關注的是如何收集熱排風。

 

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