高密度機房連續(xù)制冷的幾種解決方案
機房技術(shù)與管理
小柯 整理
摘要: 當(dāng)制冷系統(tǒng)停止時,根據(jù)數(shù)據(jù)中心機房裝機密度的不同,,機房的溫度上升幅度不一,。在以往傳統(tǒng)的機房,由于單機柜用電量較小,,制冷系統(tǒng)停止后,,仍有較長一段時間能維持設(shè)備正常運行。例如:在一個單機柜1.2KW的機房,,制冷系統(tǒng)停止10分鐘后,,溫度將上升10.5℃,機房管理人員可以有時間啟用備用發(fā)電機或關(guān)閉服務(wù)器設(shè)備,。
Abstract:
Key words :
當(dāng)制冷系統(tǒng)停止時,,根據(jù)數(shù)據(jù)中心機房裝機密度的不同,機房的溫度上升幅度不一,。在以往傳統(tǒng)的機房,,由于單機柜用電量較小,制冷系統(tǒng)停止后,,仍有較長一段時間能維持設(shè)備正常運行,。例如:在一個單機柜1.2KW的機房,制冷系統(tǒng)停止10分鐘后,,溫度將上升10.5℃,,機房管理人員可以有時間啟用備用發(fā)電機或關(guān)閉服務(wù)器設(shè)備。
但隨著機房裝機密度的提高,,溫度上升變得非常迅速,,據(jù)INTEL實驗分析,一個單機柜用電量約9KW的數(shù)據(jù)中心機房,,一旦制冷系統(tǒng)停止運行,,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32℃,,IT設(shè)備就會出現(xiàn)故障,溫度繼續(xù)升高,,計算機設(shè)備將會停止運行,,甚至損壞。因此,,對于高密度的機房,,配置一個不間斷的制冷系統(tǒng)就變得非常必要,。
一對高密度機房連續(xù)制冷的定義
面對上述情況,國外數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的一些機構(gòu)進(jìn)行了研究,,在UPTIME協(xié)會研討高密度機房連續(xù)制冷系統(tǒng)的白皮書中,,將制冷系統(tǒng)分為ABC三個等級,A級為不間斷制冷系統(tǒng):不間斷制冷系統(tǒng)需要為精密空調(diào)的風(fēng)機,、二次泵配置UPS,,并增加蓄冷罐;B級為連續(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、二次泵配置UPS,,但不增加蓄冷罐;C級為可中斷的制冷系統(tǒng):即對制冷系統(tǒng)不配置任何UPS設(shè)備,,在電源故障時停止制冷系統(tǒng)。UPTIME對制冷系統(tǒng)進(jìn)行分級定義,,并提供了幾種解決方案,。
二高密度機房連續(xù)制冷的幾種解決方案
對于高密度機房而言,采取何種措施在電力故障發(fā)生的間歇,,維持制冷系統(tǒng)的運行,,或是部分運行呢?UPTIME組織和有關(guān)廠商提出了幾種解決方案,。
第一種,,為整個制冷系統(tǒng)全部配置UPS系統(tǒng),對于冷凍水型精密空調(diào),,需要為冷水機組,,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)的運行,,但對于大功率的冷水機組和冷卻塔,全部配上UPS系統(tǒng)的代價是非常高昂的,,因此目前很少被采用,。
第二種,在一個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,、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)致冷水機組暫時無法啟動時,通過蓄冷罐和水泵提供冷源,,由精密空調(diào)的風(fēng)機維持機房內(nèi)的空氣循環(huán),,從而在一段時問內(nèi)保持機房的溫度或阻止機房快速升溫,等候電力的恢復(fù)或冷水機組恢復(fù)正常工作,。
第一和第二種方式都達(dá)到了A級不間斷制冷的標(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)致冷水機組暫時無法啟動時,,精密空調(diào)的風(fēng)機仍能維持機房內(nèi)的空氣循環(huán),,并利用管道中的剩余冷凍水為機房降溫,。采用這種方式,,也能減緩機房快速升溫,但效果沒有前兩種方式顯著,。
第四種,,對于采用直接蒸發(fā)式精密空調(diào)的系統(tǒng),既無法安裝蓄冷系統(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)機配置UPS,目的只是為在出現(xiàn)故障時保持?jǐn)?shù)據(jù)中心的空氣循環(huán),,也能減緩機房的升溫,。第三和第四種方式達(dá)到了B級連續(xù)制冷的標(biāo)準(zhǔn)。
三高密度機房連續(xù)制冷解決方案的選擇
那么,,對于以上的幾種連續(xù)制冷解決方案,,建設(shè)方或設(shè)計單位該如何進(jìn)行選擇呢?對此,,筆者建議建設(shè)方和設(shè)計單位可根據(jù)數(shù)據(jù)中心的熱密度和數(shù)據(jù)中心的重要性,,以及柴油機等后備系統(tǒng)配置情況,從以上解決方案中選擇一個合適的連續(xù)制冷方案,。例如對應(yīng)單機柜電量1.2KW以內(nèi)的機房,,預(yù)計溫度上升到32℃的時間約在10分鐘以上,就可以依靠柴油機系統(tǒng)來提供后備電源,。隨著單機柜用電量的提高,,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。但對于單機柜的用電量達(dá)到6kW以上的高密度的機房(按ASHRAE的預(yù)測,,2010年服務(wù)器單機柜將在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組重新啟動期間的制冷,等待制冷系統(tǒng)的完全恢復(fù),。
總之,,面對高密度機房的發(fā)展趨勢,配置連續(xù)制冷設(shè)施,,以在停電和冷水機組重啟期間維持設(shè)備運行,,保護(hù)設(shè)備安全,己是建設(shè)方和設(shè)計單位必須考慮的重要問題,,目前各方都在積極探索和實施,。同時隨著高密度機房的不斷規(guī)劃建設(shè),預(yù)計也將出現(xiàn)更多的解決方案,,以滿足高密度機房連續(xù)制冷的需求,。
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