《電子技術(shù)應(yīng)用》
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高密度機(jī)房連續(xù)制冷的幾種解決方案
機(jī)房技術(shù)與管理
小柯 整理
摘要: 當(dāng)制冷系統(tǒng)停止時(shí),,根據(jù)數(shù)據(jù)中心機(jī)房裝機(jī)密度的不同,,機(jī)房的溫度上升幅度不一。在以往傳統(tǒng)的機(jī)房,,由于單機(jī)柜用電量較小,制冷系統(tǒng)停止后,,仍有較長(zhǎng)一段時(shí)間能維持設(shè)備正常運(yùn)行,。例如:在一個(gè)單機(jī)柜1.2KW的機(jī)房,制冷系統(tǒng)停止10分鐘后,,溫度將上升10.5℃,,機(jī)房管理人員可以有時(shí)間啟用備用發(fā)電機(jī)或關(guān)閉服務(wù)器設(shè)備。
Abstract:
Key words :

當(dāng)制冷系統(tǒng)停止時(shí),,根據(jù)數(shù)據(jù)中心機(jī)房裝機(jī)密度的不同,,機(jī)房的溫度上升幅度不一,。在以往傳統(tǒng)的機(jī)房,由于單機(jī)柜用電量較小,,制冷系統(tǒng)停止后,,仍有較長(zhǎng)一段時(shí)間能維持設(shè)備正常運(yùn)行。例如:在一個(gè)單機(jī)柜1.2KW的機(jī)房,,制冷系統(tǒng)停止10分鐘后,,溫度將上升10.5℃,機(jī)房管理人員可以有時(shí)間啟用備用發(fā)電機(jī)或關(guān)閉服務(wù)器設(shè)備,。

但隨著機(jī)房裝機(jī)密度的提高,,溫度上升變得非常迅速,據(jù)INTEL實(shí)驗(yàn)分析,,一個(gè)單機(jī)柜用電量約9KW的數(shù)據(jù)中心機(jī)房,,一旦制冷系統(tǒng)停止運(yùn)行,溫度從22℃上升40℃只需要18秒,,上升到57℃只需要35秒,。而一旦超過(guò)32℃,IT設(shè)備就會(huì)出現(xiàn)故障,,溫度繼續(xù)升高,,計(jì)算機(jī)設(shè)備將會(huì)停止運(yùn)行,甚至損壞,。因此,,對(duì)于高密度的機(jī)房,配置一個(gè)不間斷的制冷系統(tǒng)就變得非常必要,。
一對(duì)高密度機(jī)房連續(xù)制冷的定義
面對(duì)上述情況,,國(guó)外數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的一些機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究,在UPTIME協(xié)會(huì)研討高密度機(jī)房連續(xù)制冷系統(tǒng)的白皮書中,,將制冷系統(tǒng)分為ABC三個(gè)等級(jí),,A級(jí)為不間斷制冷系統(tǒng):不間斷制冷系統(tǒng)需要為精密空調(diào)的風(fēng)機(jī)、二次泵配置UPS,,并增加蓄冷罐;B級(jí)為連續(xù)制冷系統(tǒng):連續(xù)制冷系統(tǒng)需要為精密空調(diào)的風(fēng)機(jī),、二次泵配置UPS,但不增加蓄冷罐;C級(jí)為可中斷的制冷系統(tǒng):即對(duì)制冷系統(tǒng)不配置任何UPS設(shè)備,,在電源故障時(shí)停止制冷系統(tǒng),。UPTIME對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行分級(jí)定義,并提供了幾種解決方案,。
二高密度機(jī)房連續(xù)制冷的幾種解決方案
對(duì)于高密度機(jī)房而言,,采取何種措施在電力故障發(fā)生的間歇,維持制冷系統(tǒng)的運(yùn)行,,或是部分運(yùn)行呢,?UPTIME組織和有關(guān)廠商提出了幾種解決方案,。
第一種,為整個(gè)制冷系統(tǒng)全部配置UPS系統(tǒng),,對(duì)于冷凍水型精密空調(diào),,需要為冷水機(jī)組,冷卻塔,、一二次泵和精密空調(diào)都配上UPS系統(tǒng),。這種方式能保持整套制冷系統(tǒng)的運(yùn)行,但對(duì)于大功率的冷水機(jī)組和冷卻塔,,全部配上UPS系統(tǒng)的代價(jià)是非常高昂的,,因此目前很少被采用。
第二種,,在一個(gè)使用冷凍水型精密空調(diào)的系統(tǒng)中,,為精密空調(diào)的風(fēng)機(jī)、冷凍水的二次泵配置UPS,,并在冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中增加蓄冷罐以儲(chǔ)備冷凍水,。當(dāng)電源中斷未恢復(fù),或因電源中斷導(dǎo)致冷水機(jī)組暫時(shí)無(wú)法啟動(dòng)時(shí),,通過(guò)蓄冷罐和水泵提供冷源,,由精密空調(diào)的風(fēng)機(jī)維持機(jī)房?jī)?nèi)的空氣循環(huán),從而在一段時(shí)問內(nèi)保持機(jī)房的溫度或阻止機(jī)房快速升溫,,等候電力的恢復(fù)或冷水機(jī)組恢復(fù)正常工作,。
第一和第二種方式都達(dá)到了A級(jí)不間斷制冷的標(biāo)準(zhǔn)。第三種,,在使用冷凍水型精密空調(diào)的系統(tǒng)中,,為精密空調(diào)的風(fēng)機(jī)和冷凍水二次泵配置UPS,但不在冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中配置蓄冷罐,。當(dāng)電源中斷未恢復(fù),,或因電源中斷導(dǎo)致冷水機(jī)組暫時(shí)無(wú)法啟動(dòng)時(shí),精密空調(diào)的風(fēng)機(jī)仍能維持機(jī)房?jī)?nèi)的空氣循環(huán),,并利用管道中的剩余冷凍水為機(jī)房降溫,。采用這種方式,也能減緩機(jī)房快速升溫,,但效果沒有前兩種方式顯著,。
第四種,對(duì)于采用直接蒸發(fā)式精密空調(diào)的系統(tǒng),,既無(wú)法安裝蓄冷系統(tǒng),也沒有管道的余冷可以利用,。但依然可以為精密空調(diào)的風(fēng)機(jī)配置UPS,,目的只是為在出現(xiàn)故障時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)中心的空氣循環(huán),,也能減緩機(jī)房的升溫。第三和第四種方式達(dá)到了B級(jí)連續(xù)制冷的標(biāo)準(zhǔn),。
三高密度機(jī)房連續(xù)制冷解決方案的選擇
那么,,對(duì)于以上的幾種連續(xù)制冷解決方案,建設(shè)方或設(shè)計(jì)單位該如何進(jìn)行選擇呢,?對(duì)此,,筆者建議建設(shè)方和設(shè)計(jì)單位可根據(jù)數(shù)據(jù)中心的熱密度和數(shù)據(jù)中心的重要性,以及柴油機(jī)等后備系統(tǒng)配置情況,,從以上解決方案中選擇一個(gè)合適的連續(xù)制冷方案,。例如對(duì)應(yīng)單機(jī)柜電量1.2KW以內(nèi)的機(jī)房,預(yù)計(jì)溫度上升到32℃的時(shí)間約在10分鐘以上,,就可以依靠柴油機(jī)系統(tǒng)來(lái)提供后備電源,。隨著單機(jī)柜用電量的提高,可以采用為精密空調(diào)的風(fēng)扇提供UPS的方案,,以提供氣流循環(huán),,利用環(huán)境的吸熱能力,減緩溫升速率,。但對(duì)于單機(jī)柜的用電量達(dá)到6kW以上的高密度的機(jī)房(按ASHRAE的預(yù)測(cè),,2010年服務(wù)器單機(jī)柜將在12KW以上),就需采用冷凍水型精密空調(diào)系統(tǒng),,從而選擇UPTlME的A級(jí)不間斷制冷方案,,給冷凍水循環(huán)系統(tǒng)提供UPS,并設(shè)置一定體積的蓄冷罐,,以維持停電期間或停電后冷水機(jī)組重新啟動(dòng)期間的制冷,,等待制冷系統(tǒng)的完全恢復(fù)。
總之,,面對(duì)高密度機(jī)房的發(fā)展趨勢(shì),,配置連續(xù)制冷設(shè)施,以在停電和冷水機(jī)組重啟期間維持設(shè)備運(yùn)行,,保護(hù)設(shè)備安全,,己是建設(shè)方和設(shè)計(jì)單位必須考慮的重要問題,目前各方都在積極探索和實(shí)施,。同時(shí)隨著高密度機(jī)房的不斷規(guī)劃建設(shè),,預(yù)計(jì)也將出現(xiàn)更多的解決方案,以滿足高密度機(jī)房連續(xù)制冷的需求,。
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