氣流管理：控制數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)成本的有效方法

　　【中國(guó)制冷網(wǎng)】經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的總電力負(fù)載的40-50%的負(fù)荷是通過冷卻設(shè)備產(chǎn)生。冷卻設(shè)備的功耗占據(jù)數(shù)據(jù)中心物理基礎(chǔ)設(shè)置能耗的的大部分，比如像效率低下的UPS，線纜的損耗、照明損損耗作為數(shù)據(jù)中心第二大能源消耗。在政府和業(yè)界的共同關(guān)注下，綠色數(shù)據(jù)中心概念興起，優(yōu)化制冷系統(tǒng)效率，降低PUE值成為了第一選擇。

　　通過氣流管理提高冷卻效率

　　比如：通過采用最新最好的組件技術(shù)對(duì)于降低能耗有一定的效果。壓縮機(jī)系統(tǒng)容量控制，電子換向電動(dòng)機(jī)，變速驅(qū)動(dòng)和改進(jìn)的控制方面的改善，無疑對(duì)現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的實(shí)現(xiàn)最低PUE產(chǎn)生了積極的影響。

　　然而，由于氣流管理問題，許多現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行效率低下， 一般來說，旁路氣流是問題的根源。

　　作為這方面的實(shí)踐分析，我們來進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)。將數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有CRAC或CRAH單位的CFM總風(fēng)量加起來。如果您不知道冷卻裝置上的CFM規(guī)格，請(qǐng)使用每噸冷卻550 CFM等拇指規(guī)則進(jìn)行粗略估算。然后，用等式估算空氣冷卻IT設(shè)備CFM;

　　IT CFM = IT load (kW) * 130 (CFM per kW)

　　IT CFM=IT負(fù)載(千瓦)*130(CFM/千瓦)

　　Cooling CFM Estimate (制冷CFM評(píng)估)

　　Total Cooling (Tons) x 550 = Total Supplied Cooling Airflow (CFM Supply )

　　總冷量(噸)*550=總送風(fēng)量(CFM送風(fēng)量)

　　IT Equipment CFM Estimate (IT設(shè)備CFM評(píng)估)

　　Total IT Load (kW) x 130 = Total IT Airflow (CFM IT)

　　IT總負(fù)載(千瓦)*130=總IT風(fēng)量(CFM IT)

　　現(xiàn)在比較兩個(gè)氣流速率數(shù)字?？偫鋮s單元CFM超過IT CFM的數(shù)量代表您的效率。從效率的角度來看，5-10%的剩余風(fēng)量意味著系統(tǒng)浪費(fèi)低，50%意味著浪費(fèi)高。

　　剩余是額外的氣流，這是通過幾種機(jī)制耗費(fèi)你的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，但在理論上是不需要的。遺憾的是，補(bǔ)救措施并不像關(guān)閉一些冷卻裝置那么簡(jiǎn)單，直到兩個(gè)數(shù)字匹配。

　　由于緊耦合技術(shù)還沒有那么成熟，通常情況下，熱點(diǎn)會(huì)隨著剩余冷量的減少而隨之發(fā)生變化。換句話說，就是因?yàn)槲覀儗⒗鋮s系統(tǒng)氣流速率與IT氣流速率匹配，這并不意味著旁路氣流不再存在。當(dāng)送風(fēng)量回到空調(diào)設(shè)備沒有經(jīng)過任何IT設(shè)備，熱風(fēng)排出沒有經(jīng)過再冷卻而返回到IT設(shè)備時(shí)，這時(shí)，會(huì)出現(xiàn)旁路氣流，并因此發(fā)生熱點(diǎn)。

　　建筑設(shè)施設(shè)計(jì)允許我們對(duì)這種氣流的控制程度決定了冷卻系統(tǒng)的氣流速度可以與IT氣流速度匹配率。

　　可以想象一個(gè)極端情況，一列機(jī)架通過統(tǒng)一的送、回風(fēng)將其直接接入進(jìn)風(fēng)管道與回風(fēng)管道，具有完全相等流量的周邊空調(diào)。雖然這種情況將允許完美的CFM匹配而沒有旁路氣流，但此方案缺乏實(shí)用性，不靈活、并且費(fèi)用高昂。

　　另一方面，考慮在一間矩形的房間內(nèi)放有空調(diào)設(shè)備，活動(dòng)地板以及沒有管道的房間。為了討論的方便，我們假定機(jī)架列的長(zhǎng)度都是相同的方向?？照{(diào)位于房間冷通道的位置，冷風(fēng)從空調(diào)前端送入冷通道繞過空氣流動(dòng)，熱回風(fēng)從熱通道流出。這種空方式多少可以調(diào)整熱通道與冷通道的風(fēng)量，但這種方式，在一定程度上會(huì)呈現(xiàn)出不受控制的回風(fēng)系統(tǒng)。

　　氣流管理

　　冷通道中的旁路氣流

　　類似地，將精密空調(diào)安裝在矩形房間窄的一邊(沒有對(duì)著冷熱通道)的方式，則傾向于鼓勵(lì)熱回風(fēng)旁路氣流的流動(dòng)。由于壓力的不同，空氣會(huì)移動(dòng)。由于空調(diào)設(shè)備所放的位置，使得回風(fēng)口產(chǎn)生一個(gè)低壓區(qū)域，因此，回風(fēng)口能夠吸走各個(gè)方向的氣流。由于空調(diào)所在的位置，空調(diào)設(shè)備傾向于在機(jī)架的頂部上吸取熱空氣。讓每一列的氣流在沒有冷卻的情況下被吸到IT設(shè)備中。

　　氣流管理2

　　熱通道中旁路氣流

　　為密封活動(dòng)地板上孔洞的KoldLok系列產(chǎn)品專注于冷通道，通過密封電纜穿透處的泄漏來保持活動(dòng)地板充氣室的良好壓力。不幸的是，考慮到敷設(shè)線纜方便，電纜孔洞位置大部分位于熱通道而不是冷通道。

　　從冷通道進(jìn)入熱通道的氣流就是旁路氣流，無論從熱通道的氣流回到空調(diào)設(shè)備的返回路徑有多好，其造成不利影響都無法逆轉(zhuǎn)。

　　出于這個(gè)原因，用Upsite提出的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試KoldLok系列產(chǎn)品密封電纜孔的穿孔是實(shí)現(xiàn)低旁路空氣比率的重要的第一步。

　　當(dāng)IT設(shè)備排出的氣流從服務(wù)器機(jī)架的后端走向前端時(shí)，會(huì)出現(xiàn)最常見以及最易于修復(fù)氣流路徑問題。這種類型的旁路氣流通常與機(jī)柜上從未使用的空間的數(shù)量成比例地發(fā)生。當(dāng)然在有些情況下，一列或多列機(jī)柜上被空置的空間最終會(huì)被IT設(shè)備填滿，至于何時(shí)會(huì)被填滿，很難說清。

　　在這樣的情況下，可能導(dǎo)致一列機(jī)柜形成“透明”氣流。由于缺乏機(jī)架提供的自然界限，傳統(tǒng)的“冷通道、熱通道”房間布局在一些地區(qū)有效地成為劣勢(shì)的“后向前”布局。通過在每個(gè)未使用的U空間安裝盲板，防止這種類型的旁路氣流是非常重要的。

　　同樣，任何其他允許氣流在機(jī)架中從后向前流動(dòng)時(shí)，所遇到的孔洞都應(yīng)該被密封。這些可能包括軌道側(cè)(特別是在一些更寬的網(wǎng)絡(luò)機(jī)架中)的空間，以及在某些情況下在最高和最低的U空間之上和之下的空間。上層的下料板在高壓差下進(jìn)行了泄漏測(cè)試，以確保對(duì)內(nèi)部機(jī)架旁路氣流的最佳密封性。

　　最后，Upsite提出的AisleLok解決方案專注于在回風(fēng)不經(jīng)過機(jī)架而直接進(jìn)入熱通道之后正確地引導(dǎo)回風(fēng)。在這個(gè)階段，旁路氣流問題可能包括機(jī)架下，機(jī)架之間，機(jī)架頂部的空氣流動(dòng)，并纏繞在通道的末端。

　　由于大多數(shù)機(jī)架都有帶有腳輪，使機(jī)柜在地板上方升高一英寸或者兩英寸，所以機(jī)架下方的區(qū)域由機(jī)柜底部和地板之間的間隙產(chǎn)生。機(jī)架與機(jī)架之間的間隙往往很窄，但也很長(zhǎng)?？偟膩碚f，這些間距可能會(huì)在可能出現(xiàn)旁路氣流的熱通道和冷通道之間累積達(dá)數(shù)平方英尺的開放區(qū)域。

　　機(jī)架下的密封：

　　采用丙烯酸密封膠帶; 用于機(jī)架之間的密封，有助于恢復(fù)熱通道/冷通道布局以及熱通道或冷通道氣流遏制系統(tǒng)的完整性。

　　局部氣流遏制系統(tǒng)由專門設(shè)計(jì)的擋板組合而成，旨在將熱氣流從旁路氣流引至回風(fēng)通道。機(jī)架上方的擋板起著重新引導(dǎo)垂直于列長(zhǎng)度的回風(fēng)空氣流向與排長(zhǎng)度平行的方向的作用。

　　當(dāng)回風(fēng)的空氣到達(dá)排的末端時(shí)，允許其恢復(fù)到冷卻單元的路徑，其中一些通常位于與排長(zhǎng)度平行的一邊。為防止氣流在運(yùn)輸過程中重新進(jìn)入冷通道，鉸鏈?zhǔn)讲糠謸醢逦挥诶渫ǖ赖哪┒?。這些活動(dòng)擋板將IT設(shè)備屏蔽在排的最后一個(gè)機(jī)架的上部，以便在熱氣流經(jīng)過被吸走。

　　封閉機(jī)架上剩余空間旨在創(chuàng)造一個(gè)大大改善氣流管理的環(huán)境。安裝后，可以更積極地采取節(jié)能措施，降低熱點(diǎn)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。這些措施可能包括降低風(fēng)扇速度，關(guān)閉制冷單元，修改冗余故障方案，提高溫度設(shè)定值。

　　在采取這些措施時(shí)，最終會(huì)達(dá)到入口溫度超過ASHRAE建議水平或期望的冗余水平丟失的地步。在達(dá)到這一點(diǎn)之前，往往有很多好處。由于行動(dòng)相對(duì)簡(jiǎn)單，而不是設(shè)備密集的，費(fèi)用低廉，投資回報(bào)期也具有一定的吸引力。