/ 中存储网

高密度数据中心是否适用制冷遏制方案?

2013-02-14 11:58:00 来源:硅谷动力

我们只定义了冷/热通道遏制,如果你曾听说过或了解这个主题,你可能知道每个方法都有忠实的拥护者和批评者,为什么只包含这两个通道呢?其它空间的空气为什么不包括进来呢?不是不能这么做,只不过那样会引起许多不必要的工作和开支,你如何决定哪个方法适合你呢?

好的想法可能会被过度炒作,数据中心(Data Center)制冷遏制似乎正遭受此命运,许多人不能确认它是灵丹妙药还是一时的狂热,争论最多还是使用哪种遏制类型。

我完全赞同遏制的意义,但需要采取正确的方法,遏制的方法多种多样,适用于地板下和地板上的制冷。虽然遏制仅仅是冷/热通道设计的一个延伸,但它却并没有得到普及,也不是每个数据中心(Data Center)在任何情况下都能够轻松地采用。那么实施一套遏制方案时需要考虑些什么呢?市场营销人员在我们面前隐藏了什么?

遏制并不是什么新技术,多年前的商业产品中就能够看到它的影子,但最近有发扬光大的气势,原因很简单,随着功率和热量密度的增加,硬件制冷变得越来越困难,能源效率的重要性变得越来越有吸引力,市场营销者总是热衷于推销最新的技术,在未充分曝光之前,很容易让人们落入陷阱。

为了理解遏制技术的工作原理,我们先温习一些重要的基础知识,优秀的数据中心(Data Center)制冷方案具有4个基本原则,特别是高密度负载数据中心(Data Center):

- 向设备通风口送入温度适宜的足量空气。

- 最小化冷/热空气混合。

- 控制到空调的回流气体路径。

- 最大化到空调的回流气体温度。

如果正确实施,遏制能够帮助实现这4个原则。

究竟什么是遏制呢?

冷/热通道设计旨在减少冷/热空气混合的发生,遏制将这个目标提高到了一个新的水平,冷/热通道朝前迈出了一大步,使得给高密度负载降温成为可能,但随着热输出量的增加,一些之前频现的空气混合问题又开始慢慢出现了,其主要原因很容易识别和解决。

如果存在开放的空间,则热空气不能留在热通道内,冷空气不能留在冷通道内,因此,机柜中的所有开口必须堵住,防止热空气在计算机和非连续机架之间的空间重新循环,同时也防止宝贵的冷空气从这些开口流失,在未使用的机架空间使用空白挡板的原则最容易被大家忽略,它会导致大量无效的数据中心(Data Center)制冷,浪费能源。

但还有两个因素需要考虑:热量增加后,风扇将会带走它们能带走的热空气,随着热量密度的增加,热空气会溢出机架的顶部,再次返回到服务器,随之设备需要更多的冷空气,最显着的解决方案的是在这些地方设置障碍,在通道的末尾设置墙体和门,将机柜顶部通道塞进天花板,这就是所谓的遏制。

热空气现在完全被捕获到热通道,因此它不会泄露,冷空气被控制在冷通道中,因此也不会被浪费掉,看起来很简单,但真的是这样吗?我们进一步分析下。

两种遏制类型

我们只定义了冷/热通道遏制,如果你曾听说过或了解这个主题,你可能知道每个方法都有忠实的拥护者和批评者,为什么只包含这两个通道呢?其它空间的空气为什么不包括进来呢?不是不能这么做,只不过那样会引起许多不必要的工作和开支,你如何决定哪个方法适合你呢?实施遏制时遇到了什么问题?能够避免掉这些问题吗?每个方法都有它的优点和缺点。

热通道遏制

热通道遏制通常比冷通道遏制更容易让人接受,在能源效率方面有一个小小的优势,其支持者提醒其它空间和冷通道拥有一样舒适的环境,不需要做任何制冷,根据ASHRAE修订的数据处理环境热量指导原则,温度应该在75°F(23.9°C)左右,另一个版本预计很快就将发布,它可能会为某些设备分类再次扩大温度和湿度范围。

大部分空间的温度都保持在合理范围内,因此设备风扇能够从任何地方吸入空气,虽然我们应该尽力给硬件提供充足的空气,但也不用像冷通道遏制那样控制得那么严格。

热通道遏制主要的缺点是工作环境,温度可能会达到95°F或更高,这可不是什么舒服的工作环境,但与流行的看法相反,它不会超出OSHA标准,为了降温,一些设计在控制区域引入了适量的冷空气,使温度保持在可接受的范围,但很明显,这会抵消掉遏制解决方案获得的效益。

只有提高回流空气的温度才是真正提高了效率,当空调盘管遇到更高温度的空气时,他们就会产生更多的制冷量,表1显示了几个常见的空调尺寸制冷量的增长示例,如果遏制是完整的,热空气只能通过物理通道返回到空调,使其温度最大化,这能够使用非常大的管道系统实现,但更常见的是使用天花板上的空间,即所谓的“集气室”。一些注意事项:天花板上方区域应该是无尘的,天花板瓷砖背部应该是密封的,不能剥落,否则你将要经常更换过滤器。在热通道天花板里需要大量的铁格子,以便于空气快速流通。

冷通道遏制

不同回流空气温度时典型的CRAH额定容量冷通道遏制一个最大的好处是能够使用地板下或数据中心(Data Center)顶部制冷模式,通道易于填充冷空气,防止热空气混入,确保所有可用的冷空气都能够输送给设备,最大限度地减小机架顶部和底部之间的温度差异,使用地板下空气输送时,冷通道遏制特别有用,因为冷空气下沉,使地板下空气供应完全违反了物理学定律。

当冷空气通过地板瓷砖开口向上推时,它只会上升到某个高度,除非有什么力量再推它一把。计算机内的风扇通常会把热空气向上推,但它仍然会变得越来越热,如果我们能够从地板到天花板完全遏制冷通道,它交付的空气温度将趋于稳定。

正如前面提到的,冷通道不需要低到55°F,新的ASHRAE将上限提高到了80.6°F(27°C),因此冷通道温度在75°F时是非常安全的,这个温度允许你加大机房空调单元的凝结点,这样能够节省大量的空调能源。但反对者指出,其它空间现在基本上都成了一个热通道,可能会达到95°F或更高,除了冷通道外,其它一切都变得不舒适。

冷通道遏制真正的挑战是空气平衡和控制,计算机IT设备需要一定数量的空气进行制冷,当空气输送给冷通道时,你需要确保能够充分调整开孔或地板开口,或天花板上方的铁格子。假设空调能够输送计算机需要的所有冷空气,人们可能会简单地“打开防洪闸”,推送尽可能多的冷空气进入冷通道,但这会引起其它问题,数据中心(Data Center)其它区域可能存在冷空气“饥饿”,这就是所谓牺牲一部分区域服务于另一部分区域,否则你只有安装更多的空调,产生更多的冷空气,这是一个浪费能源的昂贵任务。你可能也会给冷通道增压,促使更多的空气通过计算机,以及挡板与机柜之间的开放空间,这些空间会耗掉很多冷空气,减少热通道温度,降低CRAC效率。简而言之,向通道推送太多的空气会适得其反。