自2002年以來(lái),業(yè)界一直有這樣的討論：高密數(shù)據(jù)中心將取代低密數(shù)據(jù)中心。該理論認(rèn)為為提供更高密度能節(jié)省費(fèi)用，當(dāng)然節(jié)省費(fèi)用的同時(shí)同時(shí)也會(huì)給制冷系統(tǒng)帶來(lái)潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)在，在業(yè)界，公認(rèn)每個(gè)機(jī)柜的功率負(fù)載在10kW或以上，就是高密(機(jī)柜)。
功率密度也可以通過(guò)每平方英尺消耗的能源來(lái)測(cè)量，這也是為什么許多高功率密度的數(shù)據(jù)中心被建立原因。隨著機(jī)柜密度不斷增加，數(shù)據(jù)中心工程商和他們的設(shè)計(jì)師必須提出更高效的制冷解決方案以抵消能耗。
傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)無(wú)法滿足這些高密數(shù)據(jù)中心的制冷需求，這導(dǎo)致了諸如CRAC單元等冷卻解決方案的發(fā)展;水冷機(jī)架、水冷背板以及氣流通道遏制結(jié)構(gòu)。遺憾的是，如果只是單純的增加基礎(chǔ)設(shè)施與CRAC(制冷量大的精密空調(diào))仍然不足以滿足數(shù)據(jù)中心的制冷需求。
變頻CRAC在運(yùn)行時(shí)，如果負(fù)載降低，能耗會(huì)增加。持續(xù)運(yùn)行CRAC是目前最傳統(tǒng)、最有效率的一種制冷方式。遺憾的是，通過(guò)CRAC制冷的冷卻系統(tǒng)是不獨(dú)立的，能耗高，何況為滿足制冷需求，需同時(shí)運(yùn)行幾套CRAC系統(tǒng)，如此運(yùn)營(yíng)成本更高。水冷背板以及氣流遏制通道結(jié)構(gòu)是目前最流行和高效的冷卻解決方案，不會(huì)會(huì)消耗過(guò)多的能源。
對(duì)氣流組織進(jìn)行有效的管理是一個(gè)成功的解決方案，既可以防止數(shù)據(jù)中心過(guò)熱，同時(shí)能降低一定的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。水冷背板采用液體制冷技術(shù)來(lái)進(jìn)行冷熱氣流的交換。后門(mén)制冷單元閉環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的冷水可以抵消由高密機(jī)架產(chǎn)生的熱量。
通過(guò)運(yùn)用在低溫下使用冷凍水或冷卻水的方法，能提高制冷效率。這么做是為了保證顯冷量，并能從而彌補(bǔ)除濕。這種系統(tǒng)，最好在設(shè)計(jì)中心初期設(shè)計(jì)時(shí)，不設(shè)計(jì)高架活動(dòng)地板，電纜敷設(shè)不采用下走線的方式被認(rèn)為最適合水冷背板的運(yùn)用。
通道遏制結(jié)構(gòu)是一種預(yù)制系統(tǒng)，將獨(dú)立式裝置中的通道遏制設(shè)計(jì)的所有部件結(jié)合在一起。
由于氣流通道遏制系統(tǒng)能夠提高機(jī)柜進(jìn)風(fēng)最低溫度，因此，冷/熱通道氣流遏制系統(tǒng)都有助于提高數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)效率。
由于風(fēng)扇轉(zhuǎn)速較低，冷凍水溫度升高以及自然冷卻的使用，溫度較高的數(shù)據(jù)中心可以節(jié)省更多的能源。與后門(mén)制冷單元的熱冷氣流的交換不同，熱(冷)通道遏制結(jié)構(gòu)使冷熱氣流的混合量降到最低。這一特點(diǎn)反過(guò)來(lái)可以增加制冷基礎(chǔ)設(shè)施的容量和效率。
(備注：free cooling: 自然冷卻(1)直接自然冷卻，就是通過(guò)旁通系統(tǒng)將冷卻水與冷凍水系統(tǒng)連通，直接把冷卻塔和末端設(shè)備連接。當(dāng)室外濕球溫度低于冷凍水供水溫度約為5℃時(shí)，即可切換到此方式運(yùn)行。由于此方法直接把冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)連通，清潔的冷凍水管路容易被冷卻水污染，易造成管道腐蝕、盤(pán)管堵塞，因此很難在開(kāi)式冷卻塔系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，一般適用于閉式冷卻塔系統(tǒng)。
(2)間接自然冷卻，即在系統(tǒng)中增加一個(gè)板式換熱器與冷凝器并聯(lián)，當(dāng)室外濕球溫度低于冷凍水供水溫度約為5℃時(shí)，從冷凍機(jī)切換到熱交換器。由于間接自然冷卻利用板式換熱器將冷凍水與冷卻水系統(tǒng)隔離開(kāi)來(lái)，不會(huì)對(duì)冷凍水管路造成污染，因此開(kāi)、閉式冷卻塔均適用。目前，在工程中較多采用此種方法。)
自然冷卻是用于高功率密度數(shù)據(jù)中心的另一個(gè)系統(tǒng)。一個(gè)溫度為華氏86度(30攝氏度)的數(shù)據(jù)中心可以通過(guò)外部空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷，如果數(shù)據(jù)中心的空氣溫度保持在華氏77度(25攝氏度)以下，則不需要額外的機(jī)械制冷。這種方法的缺點(diǎn)是，灰塵能隨著外部空氣進(jìn)入數(shù)據(jù)中心。
利用Kyoto wheel(滾動(dòng)式熱交換器)作為過(guò)濾器更好的改善這個(gè)問(wèn)題。它由一個(gè)通過(guò)兩部分空間旋轉(zhuǎn)的金屬輪組成。 當(dāng)冷空氣通過(guò)第二部分進(jìn)入時(shí)，中心的熱空氣流過(guò)一個(gè)空間。 當(dāng)熱空氣流過(guò)一個(gè)空間時(shí)，熱量傳遞到車輪的金屬中，然后空氣流回?cái)?shù)據(jù)中心，而外部空氣則從金屬吸收熱量。
(備注: Kyotocooling: 公司成立于2006年，是數(shù)據(jù)中心行業(yè)的間接冷卻解決方案的最有經(jīng)驗(yàn)的供應(yīng)商。公司在阿默斯福特、荷蘭設(shè)有辦事處;達(dá)拉斯、德克薩斯;約翰內(nèi)斯堡、南非和天津，中國(guó)在北美洲和澳大利亞建立了授權(quán)代理。
Kyoto wheel：滾動(dòng)式熱交換器，包含98%的開(kāi)放鋁媒介，像長(zhǎng)笛那樣將空氣流從一邊傳輸?shù)搅硪贿?。?dāng)外部溫度低于數(shù)據(jù)中心的進(jìn)風(fēng)溫度要求時(shí)，KyotoCooling利用外部空氣作為數(shù)據(jù)中心的散熱源。熱量隨著輪子旋轉(zhuǎn)傳輸?shù)酵獠靠諝?。傳輸?shù)男史浅８?。隔離措施(冷熱通道或煙囪式柜子)都得到完全支持，該系統(tǒng)也可以用于傳統(tǒng)非隔離的設(shè)計(jì)。)
封閉冷通道的目的是在于保證冷空氣盡可能從機(jī)柜正面進(jìn)入服務(wù)器內(nèi)，熱風(fēng)通過(guò)回風(fēng)通道回到精密空調(diào)。它包括安裝通道天花板、通道兩端封閉門(mén)或高架直立式墻系統(tǒng)，這些都可以使冷風(fēng)被重定向到服務(wù)器的進(jìn)風(fēng)口并且防止熱風(fēng)再循環(huán)。冷通道遏制也是高效節(jié)能的。
冷通道遏制結(jié)構(gòu)能夠保證IT設(shè)備在額定狀態(tài)下運(yùn)行。冷通道遏制結(jié)構(gòu)通過(guò)建立可以消除熱點(diǎn)，從而提高運(yùn)營(yíng)效率。因此，整個(gè)數(shù)據(jù)中心將擁有更多的可用空間。
熱通道是圍繞著通道內(nèi)服務(wù)器機(jī)柜熱氣排放，它的作用與冷通道一樣，就是防止冷熱氣流的混合，但是，熱通道面對(duì)著空調(diào)回風(fēng)管道，熱氣流隨著回風(fēng)管道回到空調(diào)，再?gòu)乃惋L(fēng)口送出。
這么做，需要為熱回風(fēng)提供一個(gè)方法達(dá)到空調(diào)回風(fēng)溫度設(shè)定值。在某些情況下，熱回風(fēng)溫度達(dá)到最高值，可以使制冷量增加一倍。熱通道遏制能使CRAC單元制冷能力提高一倍，從而降低成本提高效率。
隨著數(shù)據(jù)中心行業(yè)數(shù)字需求爆發(fā)性增長(zhǎng)，高密數(shù)據(jù)中心將會(huì)越來(lái)越受歡迎，越來(lái)越普及。目前數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)管理人員要負(fù)責(zé)降低能耗提高效率。擁有一個(gè)高功率密度數(shù)據(jù)中心能夠改善性能與產(chǎn)量，建立高效的冷卻系統(tǒng)也降低能耗支出。
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