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数据中心规划设计对空调制冷系统的六大要求

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通常人们把空调制冷系统看得很简单,认为只要 IT 设备运行创造一个符合要求符合标准的温度环境就可以了。其实不然,如何预测数据中心规模,如何解决与功率密度相关的热量问题,如何使系统达到预期的可用性,如何确定数据中心机房基础设施投资总成本,以及如何规划数据中心可持续发展能力,包括资源或能力的利用与扩充问题,如何实现系统的可扩展性、适应性和可改造性,如何兼顾系统的经济性,如何提高系统的可维护性等,同样都在数据中心空调制冷系统的规划设计中反映出来。

数据中心规划设计对空调制冷系统的六大要求

1、适应性与扩展性要求

面对不断增加的规模、无法预测的功率密度,行业对于功率密度需求的预测显示出巨大的不确定性。但是,新建的数据中心必须满足10年内的要求,同时还需要将每隔1.5到2.5年进行的IT设施升级成本考虑在内。这就要求提高空调制冷系统设计的适应性和灵活性,特别是要解决局部的的高密度机架冷却的冷却问题。在未来的高密度数据中心中,这种情况是很常见的。

适应性要求是对空调制冷系统规划设计最重要的要求,尤其要解决高密度机架系统冷却涉及的问题,而高密度机架数量和位置在建设初期又是不确定的。通常每隔1.5到2.5年数据中心或网络机房需要进行的 IT 升级,使适应性这一问题变得更为复杂。客户通常不能预测他们的冷却系统是否会满足未来的复杂情况,甚至在了解复杂特点的情况下也不能做出预测。

2、可用性要求

空调制冷系统面临消除冷热空气混合的问题:供气和排气混合会降低CRAC设备的返回空气温度,同时提高IT设备的供气温度。CRAC设备必须设置为提供非常冷的空气以克服这个问题,否则会严重影响系统的冷却性能。解决办法是:最大限度地减少IT设备排气和供气混合的系统。

在满足要求的情况下,确保系统的冗余。冗余系统中CRAC设备故障会降低冷却能力,也会影响气流的物理分配,而且冗余性很难规划和验证。在设计上,系统可以在CRAC设备或相关基础设施发生故障时确保所有IT设备的气流和供气温度。

3、生命周期成本要求

空调制冷系统的规划设计要求优化资本投资和可用空间。系统要求很难预测,经常会超大规模设计。解决办法是:采用可随要求增长的模块化系统,并且加快装配速度,降低服务合同成本,采用标准化设计,使系统性能能够精确预测和量化。

用户对生命周期成本需求的关注不如对适应性和可用性要求的关注大。满足生命周期成本需求的解决方案要求采用预制的、标准化的模块化解决方案。

4、可服务性要求

可服务性需求中常提到的一个话题就是,用户相信冷却设备可以在设计上更加易于维修。这就要求缩短平均恢复时间(包括维修时间以及技术人员到达、诊断和部件到货时间),简化系统复杂性。如果系统非常复杂,以至于服务技术人员和内部维护人员不得不在运行和维护系统过程中断开负载,那么系统的可服务性将大打折扣。此外,系统设计应该追求更加简单的维修程序,最大程度减少厂商接口。

5、可管理性要求

管理系统必须清楚地描述任何问题,提供与问题症状更加相符的数据报告以及出现问题时详细的系统性能状况信息,以便进行故障排除,提供预测性故障分析。许多冷却组件都会出人意料地发生故障或中断,或者在没有通知的情况下降级,而且没有提前警告,这样采取可能会防止负载损坏的补救措施。这要求系统设计者 以一种提前提供组件故障警告的方式为制冷系统配置仪表。对于消耗品或寿命有限的部件,自动通知剩余的预期寿命和更换时间,在必要的情况下,考虑调整系统性能以适应降级的消耗品。

6、节能要求

许多机房面临资源的过度供应。大多数机房采用强制通风方式盲目散热,造成制冷能量的巨大浪费,资源利用率低下。节能降耗是当代数据中心规划设计的三个重点之一,而空调制冷系统又是降低数据中基础设施心能耗的关键。这就要求制冷系统采用模块化设计,提高制冷设备适性和扩展能力,提高设备利用率。

资源孤岛现象。机房内各空调设备(CRAC)完全隔离,不能合理调度,不同设备甚至工作在相反的制冷和加热状态。系统可以通过提高制冷设备的智能化管理水平,协调各空调设备的工作状态。

没有测量的尺度。散热设备不了解机房内 IT设备发热状况和温度分布,只能盲目送风、“移动空气”,无法按 IT 设备稳定运行温度要求供应散热资源,造成机房内温度过低,但仍有局部的过热点 。这需要设计者改变“房间制冷”设计理念,采用机架制就近冷技术。


作者:何妍 

来源:51CTO

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