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数据中心冷却、IT负载和气流管理之间的关系

木马童年 2019-4-30 16:30 88 0

恢复闲置容量能力,也可以使运营商增加计算机房的密度。但气流管理不仅仅能够帮助数据中心大大节省原本需要用于IT设备冷却的能耗,同时,气流管理对于数据中心的容量、运营成本、资本支出还会产生一系列的级联效应。 ...

恢复闲置容量能力,也可以使运营商增加计算机房的密度。但气流管理不仅仅能够帮助数据中心大大节省原本需要用于IT设备冷却的能耗,同时,气流管理对于数据中心的容量、运营成本、资本支出还会产生一系列的级联效应。

据测算,由于目前数据中心地板层48%的空调孔和电缆线路开口都存在气流泄漏的问题,导致数据中心最为重要的冷却能力成为了一项短板。这些开口都是由管理不善或密封不好的电缆开口,电气设备缆线接地开口和错误的多打的缆线孔造成的。这些开口也因此成为了造成原本用于设备冷却的空调制冷气流泄漏的关键。为了解决这个问题,数据中心往往通过添加更多的冷却装置。事实上,有研究显示,平均而言数据中心冷却能力能耗是IT负载能耗的3.9倍。因此,对于所有的数据中心运营经理而言,亟待解答的基本问题是:如何理解并处理冷却、IT负载、运营成本、热管理和气流管理之间关系?

您不能在尚未进行任何测量的情况下就妄言改善。当涉及到数据中心的冷却时, Upsite建议从计算您企业数据中心的冷却容量系数(CCF)开始。一旦确定了需要进行改进,就设置一个CCF目标,下一个步骤就是使用Upsite推荐的4R方案实施AFM改进:活动地板(the raised floor)、机架(rack),行(row)和机房空间(room of a site)。再重复一个周期的CCF计算之后,使用4R方案,然后再次重新计算CCF,届时,数据中心将通过改善气流管理,朝着更大容量且最具成本效益的方式运转了。

冷却容量系数(CCF)标识数据中心现有容量的利用情况

CCF通过IT负载划分总的额定制冷容量能力。这一数字是潜在容量能力较之实际用来进行有效的冷却的百分比。要计算CCF,只需用总运行额定制冷功率(kW)除以 IT关键负载功率(kW)的110%。IT负载的110%是用来估计额外的空间负载,包括灯光、人与建筑围护结构等没有反映在UPS输出中的因素。

得到的结果就可以显示造成数据中心冷却问题的主要原因到底是源于缺乏容量能力还是仅仅是气流管理的问题了。对于存在问题的机房空间而言:如热点,CCF可以帮助确定是缺乏容量能力的问题还是气流管理的问题。对于不存在问题的机房空间,CCF可以帮助确定当前的环境是否可以以较低的成本管理。在这两种情况下,闲置的容量能力均被释放出来了。

一个典型的CCF值的范围通常介于1.2和3.0之间。1.5和3.0之间的结果是最常见的。这样的机房有大量降低运营成本,改善IT环境,并增加IT负载,进而实现有效地冷却的机会。处在这个范围内的机房往往可以通过改善气流管理,实现显着的冷却能力提升。

对于CCF值大于3.0的机房,其改善的潜力更大,因为总额定冷却容量的运行单元至少是IT负载的110%的三倍。

虽然这些数字都是通过一种简单的计算得出的结果,但是他们可以快速的显示出提高数据中心冷却系统工作效率的机率,并可以通过造价很低的解决方案实现快速解决问题。

通过整治改善CCF

计算服务器机房的CCF值,可以帮助数据中心发现多余的冷却能力和改进的机会。 Upsite建议采取以下实用、有影响力且具有成本效益的措施来改善AFM:从使用高架地板开始,然后是机架和行,在实施了AFM改进后,机房空间水平方面就需要进行相关的改进了。此时应重新计算CCF值,然后检查AFM的改善状况,是否达到预先设定的CCF目标。鉴于必需进行越来越多的改进,CCF值肯定是需要被重复计算的。最重要的一点是务必按照正确的顺序流程来使用4R方案,即:

活动地板(the raised floor)

机架(rack)

行(row)

机房空间(room of a site)

严格按照上述4R方案的正确的顺序来执行肯定将产生最好的效果。4R方案的概念应该被用以进行改进,监测结果,然后根据需要进行适当的重复。4R方案的顺序是非常重要的,不按正确顺序执行可能会产生不理想的结果。例如,Upsite就曾见证过有数据中心在实施到第三个R阶段时,潜在的利益由于AFM的先决基础条件不好而受到严重损害,包括缺少机架挡板(第二个R)和活动地板扣眼(第一个R)。

一家数据中心的CCF值一旦已计算确定,无论其需要小规模的改进还是需要大幅度的改善,均可以从每个设备的基础开始,因为这通常可以链接到4R方案,以造价很便宜的对策入手。掌握基本知识,并建立在一个适当的基础上开始实施改善方案,是降低数据中心冷却成本的第一步。

当一家数据中心的进展到从活动地板到提高机架和行架的AFM效率4R方案的第三步时,其需要在其冷却基础设施方面进行的改进,包括对运行冷却风扇的数量,温度和相对湿度的设定。冷却设备的功能和控制是必要的,以便能够充分利用AFM改进的优势。这种集成方式有以下几点好处:

增加穿孔的流速

消除热点和冷点

提高冷却机组容量

减少UPS的负载

增加机柜和活动地板的最大化密度

降低运营成本

递延资本支出

结论

最终,对机房冷却设备进行调整是为了节省成本,但第一步是要找到一个基线:数据中心应该怎么做,如何才能提高AFM。通过消除低效能来保证最佳性能的解决方案肯定是由于造价更昂贵的解决方案。这个阶段,可以通过计算CCF值,然后遵循4R方案,不断地重复计算和调试。数据中心是动态的,必须保持灵活的业务需求;这就是为什么确保冷却基础设施的最大利用率是非常重要的原因了。

本文作者拉尔斯·斯特朗·P.E.是公认的数据中心优化的思想领袖和专家,负责主管Upsite技术公司的EnergyLok冷却科学服务部门,其创建于2001年,以优化数据中心运营为目的。他同时也是一位获得美国能源部能源数据中心能源暖通空调从业者认证的专家。拉尔斯通过鉴定和修复客户数据中心冷却基础设施的流体力学和热力学的困境,为国内外财富100强企业提供增值服务。

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