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機(jī)房精密如何提高數(shù)據(jù)中心能源效率

2019/4/10 10:44:39  瀏覽人數(shù):

調(diào)整機(jī)房精密空調(diào)(CRAC)容量大小不像選擇一臺(tái)冰箱那樣簡(jiǎn)單,容量大不一定就好!正確的大小是高效運(yùn)行的關(guān)鍵,其能源效率比選擇合適的UPS會(huì)更好,但受影響的因素太多了,因此這個(gè)問(wèn)題不是人人都能弄得明白。

如果機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)容量大小不合適可能會(huì)導(dǎo)致制冷遇到麻煩,錯(cuò)誤或不恰當(dāng)?shù)奈恢每赡苁骨闆r變得更糟。空調(diào)容量太小不能有效制冷,但也不能太大,太多會(huì)造成過(guò)度制冷,不過(guò)許多機(jī)房空調(diào)都可以調(diào)整負(fù)載范圍,但也有一些還做不到。

要保持機(jī)器和室內(nèi)溫度、濕度比較困難,但溫度波動(dòng)會(huì)影響計(jì)算機(jī)硬件的穩(wěn)定性和壽命,因此必須盡力保證溫度和濕度的穩(wěn)定。

采用制冷壓縮機(jī)的機(jī)房專(zhuān)用空調(diào)系統(tǒng)可以通過(guò)多步設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),一個(gè)20噸、4步單元的空調(diào)可以產(chǎn)生5噸制冷量,當(dāng)熱量上升到101520噸負(fù)載時(shí),水冷單元(CRAH)可以調(diào)整水流以滿(mǎn)足負(fù)載,但制冷量通常會(huì)下降大約20%。早期的空調(diào)系統(tǒng)只是向房間中經(jīng)冰塊吹入空氣,24小時(shí)就會(huì)溶化掉2000磅冰塊,制冷量卻只有1噸,單位采用的是英熱單位(BTU)/小時(shí),因此1噸制冷量相當(dāng)于1200BTU/小時(shí)。

如今我們都是用千瓦(kW)來(lái)表示制冷量,1噸制冷量可以冷卻3.5kW熱量,因此一臺(tái)20噸制冷量的機(jī)房空調(diào)可以冷卻70kW左右的熱量。如果我們知道數(shù)據(jù)中心的功率負(fù)載,就可以選擇一個(gè)合適的容量,余量不要超出20%,同時(shí),如果需要增加容量,對(duì)于水冷或多步設(shè)計(jì)可能需要增大50%,但注意有太多不同的容量可供選擇,我們應(yīng)該使用哪一個(gè)呢?我們必須了解更多的信息。

空調(diào)要處理兩類(lèi)熱量,一種是顯示熱量,即我們可以感受得到的熱量,通常我們的計(jì)算機(jī)發(fā)出的熱量就屬這種,另一種是隱式熱量,通常是水分蒸發(fā)產(chǎn)生的。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái),處理水份和濕度需要空調(diào)更多的隱式容量,這需要從顯示容量中扣除。

數(shù)據(jù)中心相對(duì)濕度一般不會(huì)大于45%,但如果過(guò)度制冷將會(huì)導(dǎo)致空氣中的水份消失,因此不得不使用更多的能源重新加濕。問(wèn)題是,相對(duì)濕度是相對(duì)的濕度,相同濕度的熱空氣比冷空氣的相對(duì)濕度更低,因?yàn)樗鄬?duì)冷空氣而言可以含有更多的水蒸氣。此外,數(shù)據(jù)中心的溫度相差很大,相對(duì)濕度依賴(lài)于測(cè)量的位置,這就是為什么我們想擺脫它的緣故了,但相對(duì)濕度目前仍然是確定濕度的常用方法。

大部分空調(diào)是通過(guò)返回空氣溫度進(jìn)行控制的,信不信由你,返回越熱的空氣將使空調(diào)提供更真實(shí)的制冷量,因此,如果你計(jì)劃在負(fù)載很重的房間降低溫度,實(shí)際上消除的熱量可能更少,房間的溫度反而可能會(huì)上升,你也將浪費(fèi)更多的電力。下面的表格顯示了濕度水平和返回的空氣溫度如何從相同的22噸水冷空調(diào)獲得更高的性能。注意在高溫下,相對(duì)濕度必須保持低于下面濕度的最大值。

如果你使用導(dǎo)管或天花板熱空氣會(huì)回流到空調(diào)中,通過(guò)防止與冷空氣混合,可以保持返回的溫度在80℉或更高,從同一臺(tái)機(jī)器你可以獲得更多的實(shí)際制冷量,在任何返回溫度情況下都可以保持濕度更低。

此外,恒溫恒濕空調(diào)既要制冷又要使空氣流動(dòng),冰箱也可以制冷,但打開(kāi)冰箱門(mén)卻不能給房間制冷,空氣流動(dòng)可以將設(shè)備散發(fā)的熱量帶走,熱空氣主要流向CRAC,就象夏天吹來(lái)的一陣微風(fēng),那是不是空氣越多越好呢?不一定!如果地板比較低,太多的空氣流經(jīng)空調(diào)意味著空調(diào)需要更快的運(yùn)轉(zhuǎn)速度,這就意味著壓力就會(huì)降低,從空調(diào)流出的空氣通過(guò)穿孔板可以降低8-10英尺,但這樣浪費(fèi)了空氣和能源,也降低了制冷效果,太多的空氣也可能擾亂地板下的空氣,使地板下的壓力不均勻,進(jìn)一步降低了制冷效果,如果CRAC相互成直角放置情況會(huì)更糟,壓力太高也不好,它會(huì)使CRAC風(fēng)扇加速運(yùn)行,浪費(fèi)更多的能源。

幸運(yùn)的是,目前已可以自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇速度,自動(dòng)適應(yīng)氣流的變化,自動(dòng)調(diào)節(jié)由房間的感應(yīng)器控制,這樣可以節(jié)省大量的能源。

因此第一步是要弄清楚我們的真實(shí)負(fù)載,第二步是看你是否可以讓更高溫度的空氣返回到CRAC,第三步是確定冷空氣的溫度,因此不要過(guò)度冷卻設(shè)備,第四步是設(shè)置你的濕度標(biāo)準(zhǔn),ASHRAE TC 9.9推薦監(jiān)控露點(diǎn),但可能現(xiàn)有的CRAC還不支持,這樣你還是得控制相對(duì)濕度,因此,如果可能,采購(gòu)空調(diào)時(shí)應(yīng)考慮可以調(diào)節(jié)負(fù)載的設(shè)備,同時(shí)應(yīng)選擇一個(gè)合適的容量,第一天運(yùn)營(yíng)保持在中等水平即可,這將提供最佳的穩(wěn)定性和控制性。

我們?cè)賮?lái)看看另外的三個(gè)問(wèn)題:重?zé)幔訚窈退疁亍H绻悴恢谷蛩呐_(tái)CRAC,沒(méi)有必要在每個(gè)單元上都放置加濕器,濕氣是可以快速擴(kuò)散的,在每個(gè)空調(diào)上都放置加濕器可能會(huì)起反作用。

重?zé)嵋呀?jīng)是多年的老問(wèn)題了,它是最浪費(fèi)能源的了,在許多情況下可以設(shè)計(jì)為不出現(xiàn)或使用最小的重?zé)幔枰O(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)豐富才能提供合適的設(shè)計(jì)方案。

如果你使用水冷機(jī)房空調(diào)處理器,你需要有經(jīng)驗(yàn)的工程師參與,制冷級(jí)別依賴(lài)于進(jìn)入的水溫和水溫的上升情況,雖然水冷提高了能源效率,但卻降低了CRAH的制冷量。

最佳的制冷方案是消耗的能源要少,本身需要的制冷量也要最小,這是另一個(gè)大的主題。

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