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数据中心设备冷却的关键性,还有高密度的机柜所发作的高热水平,现在现已扩展了传统惯例数据中心冷却的限制。数据中心的冷却能够并且应该运用最新的技能和计划来得到增强。一些最新和最有用的技能计划是十分先进的,而其他一些技能计划依然存在其固有的缺陷。
数据中心办理人员需求了解一切办法,这样才能够依据不同的数据中心设备以及其他相关条件,挑选最佳的冷却技能计划。
1、传统的密封遏止办法依然有用
密封遏止(containment)的办法其实是热通道/冷通道概念的延伸。热通道密封和冷通道密封现已在核算机房中运用多年了,以进步功率,添加机架密度和进步核算机房的总体利用率。到目前为止,整个数据中心行业首要运用硬墙密封遏止和软帘密封遏止的处理计划来完成这些方针。
(1)热通道密封
机架行的两头被门或塑料帘幕堵住,以进一步防止空气混合。假如门关闭了热通道,其被称为热通道密封。
(2)冷通道密封
假如其围住关闭了冷通道,那就是冷通道密封。
(3)彻底/部分密封遏止
假如只要热通道或冷通道的端部被堵塞,那么其是部分的密封遏止。假如屏障设备在过道上,或从机柜顶部到天花板,这将构成彻底密封遏止。
据称,部分密封遏止的功率可达彻底密封遏止功率的80%,这两者都有助于进步新建和现有数据中心的制冷和动力功率。
(4)防火问题
在现有的数据中心操作空间,首要重视的问题是防火。彻底密封遏止能够防止水份的涣散蒸腾或按捺气体的流转,这是适当危险且非法的。处理这一问题有三种计划:
①、在热通道和冷通道中设备喷淋头或惰性气体喷头;
②、可在探测到烟雾时降下竖立屏障;
③、或选用部分的密封遏止。
每种类型的计划都各有其利害,但全美国一切的数据中心操作都必须符合NFPA-75防火标准,特别是当运用降下屏障时。
由于冷却一般是除核算设备自身之外最大的电力资源耗费者,因而,数据中心操作运营人员应考虑某种办法的密封遏止。
2、热轮和绝热冷却进步功率的冷却
(1)热轮
热轮(heat wheel)是大型的,缓慢旋转的设备,具有多个空气室。一半的轮子在野外,当轮子转动时,室外的冷空气被输送到数据中心内部。而内部的热空气则被输送到野外。在其旋转期间这些杂乱的轮子作为热交换器,并带来只要少数的外部空气。轮子转动所需的能量很小,并且其在大多数气候条件下都是有用的。在一切的“免费冷却”办法中(即:运用环境空气而非机械制冷来冷却),热轮可能位列能效清单列表的顶部。
(2)绝热冷却
绝热冷却( Adiabatic cooling)是蒸腾冷却的一种奇特办法。将水从液体变为蒸汽以耗费热量,因而假如我们在温暖、干燥的气候下在室外往室中喷水,水会快速蒸腾,然后冷却。假如我们同时经过在室内传输热空气,空气将被冷却。因而,绝热冷却是一种节能的散热办法,并且在该过程中运用的水量一般小于冷却塔所耗费的水量。
(3)热源冷却体系
尽管它们在许多方面有所不同,可是在热源冷却体系类别中的办法却具有相似的功用。
行级冷却(In-Row Cooling,IRC)底子大将核算机房的海洛斯机房精密空调(CRAC)从房间周边移动到了机柜行中。冷却单元规划为相似于机柜,并且放置在机柜之间或机柜行的端部。在这里,他们将空气直接输送到机柜前面的冷通道。相同重要的是,IRC将从热通道排出的空气直接排入每个冷却单元的后部,留下很少的热空气从头循环——即便存在开放途径,例如在部分密封遏止规划中。由于空气途径短,与周边单元比较,所需的电扇功率低。
(4)操控空气流向办法
一些IRC包括操控空气流向的办法。一切这些都运用高功率的电扇,具有变速操控以主动匹配冷却与热开释,然后最小化动力运用。最常见的操控办法依托于衔接到柜门前端的传感器来监测进口的空气温度和湿度。IRC可用于冷冻水,压缩机和依据制冷剂的体系。一些能够供给湿度操控,这意味着它们还需求冷凝排水管衔接,而其他则只能供给等湿冷却(sensible cooling)。
IRC的最大缺陷是它们占用的机柜方位——从12到30英寸的宽度不等。 尽管经过消除了关于大的周边所需的CRAC的运用一般抵消了占地面积的要求,可是行内单元破坏了机柜行的连续性,这在一些设备中是十分重要的。
机柜冷却设备上方是依据制冷剂的,这招引了在其数据中心运转的水管有偏执偏好的数据中心办理人员们。可是制冷剂体系也挨近动力功率的规划顶端,并且不会吞噬地板空间,由于它们或许直接位于机柜之上,或许在机柜行之间的冷通道中。
它们最常用来弥补传统的CRAC,以便直接向高密度机柜供给额定的冷却。由于这些单元仅供给等湿冷却,因而CRAC依然需求操控湿度,并冷却低密度机柜。机柜上方机组需求占用空间,并且在规划过程中与其他架空基础设施进行精心的和谐。
(5)后门热交换器(RDHxs)
后门热交换器(RDHxs)替代了传统的机柜上的穿孔后门。从核算设备排出的热量经过门中的线圈,在其逸出之前用冷的循环水进行中和。这意味着进口和出口的温度是相同的。
(6)RDHx冷却器
RDHx冷却器的一大优势是其能够与温水一同运用。传统的修建物冷却体系运用45华氏度的水,可是,在现代数据中心修建中,55至60华氏度的温度变得越来越遍及。与大多数冷却单元不同,RDHx在高温下依然体现杰出。被迫的RDHxs被规划为经过门线圈低压降——排名动力功率规划的尖端方位。
RDHx单元还能够附加到简直任何规划尺度的机柜或运用适配器结构制作的设备。它们的首要缺陷是将机柜深度添加了大约6英寸,每个机柜需求水管和阀门,以及衔接软管所需的铲除空间,因而门能够翻开。 当软管与地板桁条相冲突时,这在活动地板规划中是具有挑战性的。
请记住,RDHx的设备从不彻底受操控,由于它们依托从头循环来运转。因而,在首要运用RDHx冷却的冗余规划中是固有的。
自冷柜能够能够在很大程度上协助处理这一问题,特别是当需求几个高密度柜,而施行严重的冷却晋级又不实际的时分。机柜是彻底关闭的,内置冷却,使设备热量在机柜内冷却,并从头循环到设备进水口。这些机柜能够运用冷冻水或制冷剂衔接;他们乃至可能包括自己的冷却压缩机,就像一台大冰箱。
这些机柜最大的问题是冷却毛病。有具有冗余、“热插拔”冷却组件的机柜,但最常见的办法是主动门开释,在发作冷却毛病的情况下翻开后门。这意味着设备遭到机房中的冷却条件的影响,可能不足以继续几分钟。自冷却设备一般比其他机柜大,并且价格适当昂贵。但是,它们的本钱要比施行严重的冷却晋级的本钱低。
3、浸没冷却
浸没冷却是一种新的、风趣的技能。服务器彻底浸没在不导电的冷却剂中,例如纯矿物油或3M研制的Novec冷却液中,其围住组件并散热。固态驱动器是首选,可是假如它们被密封或悬挂在油位之上,则能够运用传统的惯例驱动器。这消除了10%到20%的服务器动力运用以及最易发作毛病的元件。
液体的热惯性能够在发作电源毛病的情况下将服务器保持在温度公役范围内,底子不需求冷却功率。一款体系能够保持25千瓦半小时的时长。体系能够打造100 kW或更大的容量,能够在任何气候条件下运转,无需冷却设备。在至少一款这样的体系中,仅有的移动部件是循环泵,冷凝器水泵和冷却塔电扇。
标准的为供给舒适度的修建冷却计划是为满意在机房内作业的人员的需求所供给的。其结果是极点的动力功率(动力功率低至一款杰出的风冷规划的50%),并且潜在地降低了总本钱,由于消除了关于操作环境凉快的工厂的需求。一款有42台机架承载了约300加仑的油或冷却液,分量在2500磅和3000磅之间,但分配的分量超过了约12平方英尺,这导致其比今日许多的机架较低的地板负载。
4、液体冷却
直接的液体冷却也能够被称为“一切旧貌换新颜”。液体冷却再次出现在高性能核算环境中,依据一些业界专家的猜测,跟着企业服务器及其处理器变得越来越遍及,并且更小更强壮,液体冷却将成为习以为常的事,乃至是必要的。
这些体系要么循环冷却水要么循环制冷剂,经过服务器以经由特别散热器直接从处理器去除热量。这实质上是笔记本电脑多年来一向所运用的冷却办法,选用内部闭环液体冷却体系,其将处理器热量移动到笔记本电脑外壳的边际,然后凭借电扇排出散热。用于服务器的直接液体冷却将液体循环到每个机柜中的第二液体——热交换器,或许有时乃至一向返回到中心冷却体系。
这种技能最大的问题是潜在的走漏和对管道衔接以及一切电源和电缆的必要办理。制作商尽最大努力防止走漏,凭借运用液体管线以尽可能减少的衔接点。