對于數(shù)據(jù)中心,制冷系統(tǒng)通常按照其滿負(fù)載,高室外溫度的最惡劣情況進(jìn)行設(shè)計。當(dāng)數(shù)據(jù)中心負(fù)載較少且室外涼爽時,系統(tǒng)必須降低功率以減少向數(shù)據(jù)中心供冷。然而,制冷機組的各種裝置在這種情況下利用相當(dāng)不充分并且工作效率極低。為了提高在這種情況下的工作效率,制冷裝置經(jīng)過改進(jìn),配置了變頻調(diào)速驅(qū)動、分級控制或者其他功能。但是,仍然非常耗能。于是,工程師開始利用他們的知識與智慧,想法設(shè)法降低數(shù)據(jù)中心電力消耗,由此節(jié)能冷卻模式應(yīng)運而生。今天,我們就對數(shù)據(jù)中心的幾種節(jié)能冷卻模式進(jìn)行一下總結(jié)。
做過數(shù)據(jù)中心的暖通工程師在聽到節(jié)能冷卻模式的時候,首先想到的應(yīng)該就是“風(fēng)側(cè)節(jié)能冷卻”和“水側(cè)節(jié)能冷卻”,這兩個術(shù)語常被用來形容包含節(jié)能制冷模式的制冷系統(tǒng)。本期重點討論風(fēng)側(cè)節(jié)能冷卻模式。
01、直接風(fēng)側(cè)節(jié)能冷卻模式
當(dāng)室外空氣條件在設(shè)定值范圍內(nèi)時,直接風(fēng)側(cè)節(jié)能冷卻模式利用風(fēng)機和百葉從室外經(jīng)過過濾器抽取冷風(fēng)直接送入數(shù)據(jù)中心。百葉和風(fēng)閥可以控制熱風(fēng)排到室外的風(fēng)量以及與數(shù)據(jù)中心送風(fēng)的混合風(fēng)量以保持環(huán)境設(shè)定溫度。在與蒸發(fā)輔助一起使用時,室外空氣在進(jìn)入數(shù)據(jù)中心前需要先穿過潮濕的網(wǎng)狀介質(zhì),在一些干燥地區(qū),蒸發(fā)輔助可以使溫度降低高達(dá)十幾攝氏度,充分延長節(jié)能冷卻模式的可用時間。
需要注意的是,這種類型的節(jié)能冷卻模式在結(jié)合蒸發(fā)輔助使用時會增加數(shù)據(jù)中心的濕度,因為直接送入數(shù)據(jù)中心的新風(fēng)會先經(jīng)過蒸發(fā)環(huán)節(jié)。所以蒸發(fā)輔助在干燥氣候環(huán)境下優(yōu)勢最大。如果是較為潮濕的天氣環(huán)境,則應(yīng)結(jié)合投資回報率評估是否使用蒸發(fā)輔助,因此所額外消耗掉的能源可能會抵消節(jié)能冷卻模式所節(jié)能的能源,得不償失。另外,此種的節(jié)能模式盡管送風(fēng)已經(jīng)經(jīng)過過濾,但是并不能完全消除微粒,比如防止煙霧和化學(xué)氣體,進(jìn)入數(shù)據(jù)中心。
02、間接風(fēng)側(cè)節(jié)能冷卻模式
當(dāng)室外空氣條件在設(shè)定值范圍內(nèi)時,間接風(fēng)側(cè)節(jié)能冷卻模式利用室外空氣間接為數(shù)據(jù)中心制冷。板換熱交換器、熱輪換熱器和熱管是三種常見的隔離技術(shù),可隔離室外濕度的影響并防止室外污染物進(jìn)入IT 空間。在這三種技術(shù)中,板換熱交換器在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用最為普遍。
基于空氣熱交換器的間接節(jié)能冷卻方法使用風(fēng)機將室外冷風(fēng)吹到一組板換或盤管上面,冷卻穿過板換或盤管的數(shù)據(jù)中心內(nèi)的熱空氣,將數(shù)據(jù)中心內(nèi)的空氣與室外空氣完全隔離。這種類型的節(jié)能冷卻模式也可以與蒸發(fā)輔助結(jié)合使用,向板換或盤管的外表面噴水以便進(jìn)一步降低室外空氣的溫度,從而冷卻數(shù)據(jù)中心內(nèi)的熱回風(fēng)。與直接新風(fēng)節(jié)能冷卻模式不同,蒸發(fā)輔助不會增加IT 空間內(nèi)的濕度,但需要補充少量新風(fēng)。
熱輪換熱器技術(shù)利用風(fēng)扇通過一個旋轉(zhuǎn)的熱輪,利用室外的冷風(fēng)間接對數(shù)據(jù)中心內(nèi)的熱回風(fēng)進(jìn)行冷卻。
熱管技術(shù)通過一套熱管,利用風(fēng)扇將室外冷風(fēng)吹過熱管,對熱管內(nèi)的流體進(jìn)行冷卻,被冷卻的管內(nèi)流體再去冷卻數(shù)據(jù)中心內(nèi)的熱回風(fēng)。
這兩種技術(shù)均可保持?jǐn)?shù)據(jù)中心內(nèi)的濕度條件,并能防止污染物進(jìn)入數(shù)據(jù)中心。另外,兩種技術(shù)均可使用蒸發(fā)輔助,以進(jìn)一步冷卻室外空氣并延長節(jié)能冷卻時間。
直接和間接風(fēng)側(cè)節(jié)能冷卻模式均有各自的優(yōu)缺點。在選擇時應(yīng)對其優(yōu)勢以及相關(guān)成本、風(fēng)險和地理位置、IT 環(huán)境設(shè)定值等因素進(jìn)行權(quán)衡比較和分析。理想的節(jié)能冷卻模式可充分利用各種外部環(huán)境條件來最大化節(jié)能冷卻模式的運行小時數(shù),并擁有最低的運行和投資成本,同時伴隨最小的數(shù)據(jù)中心可用性風(fēng)險。