熱通道遏制
好的想法可能會被過度炒作,數據中心制冷遏制似乎正遭受此命運,許多人不能確認它是靈丹妙藥還是一時的狂熱,爭論最多還是使用哪種遏制類型。
我完全贊同遏制的意義,但需要采取正確的方法,遏制的方法多種多樣,適用于地板下和地板上的制冷。雖然遏制僅僅是冷/熱通道設計的一個延伸,但它卻并沒有得到普及,也不是每個數據中心在任何情況下都可以輕松地采用。那么實施一套遏制方案時需要考慮些什么呢?市場營銷人員在我們面前隱藏了什么?
遏制并不是什么新技術,多年前的商業產品中就可以看到它的影子,但最近有發揚光大的氣勢,原因很簡單,隨著功率和熱量密度的增加,硬件制冷變得越來越困難,能源效率的重要性變得越來越有吸引力,市場營銷者總是熱衷于推銷最新的技術,在未充分曝光之前,很容易讓人們落入陷阱。
為了理解遏制技術的工作原理,我們先溫習一些重要的基礎知識,優秀的數據中心制冷方案具有4個基本原則,特別是高密度負載數據中心:
- 向設備通風口送入溫度適宜的足量空氣。
- 最小化冷/熱空氣混合。
- 控制到空調的回流氣體路徑。
- 最大化到空調的回流氣體溫度。
如果正確實施,遏制可以幫助實現這4個原則。
究竟什么是遏制呢?
冷/熱通道設計旨在減少冷/熱空氣混合的發生,遏制將這個目標提高到了一個新的水平,冷/熱通道朝前邁出了一大步,使得給高密度負載降溫成為可能,但隨著熱輸出量的增加,一些之前頻現的空氣混合問題又開始慢慢出現了,其主要原因很容易識別和解決。
如果存在開放的空間,則熱空氣不能留在熱通道內,冷空氣不能留在冷通道內,因此,機柜中的所有開口必須堵住,防止熱空氣在計算機和非連續機架之間的空間重新循環,同時也防止寶貴的冷空氣從這些開口流失,在未使用的機架空間使用空白擋板的原則最容易被大家忽略,它會導致大量無效的數據中心制冷,浪費能源。
但還有兩個因素需要考慮:熱量增加后,風扇將會帶走它們能帶走的熱空氣,隨著熱量密度的增加,熱空氣會溢出機架的頂部,再次返回到服務器,隨之設備需要更多的冷空氣,最顯著的解決方案的是在這些地方設置障礙,在通道的末尾設置墻體和門,將機柜頂部通道塞進天花板,這就是所謂的遏制。
熱空氣現在完全被捕獲到熱通道,因此它不會泄露,冷空氣被控制在冷通道中,因此也不會被浪費掉,看起來很簡單,但真的是這樣嗎?我們進一步分析下。
兩種遏制類型
我們只定義了冷/熱通道遏制,如果你曾聽說過或了解這個主題,你可能知道每個方法都有忠實的擁護者和批評者,為什么只包含這兩個通道呢?其它空間的空氣為什么不包括進來呢?不是不能這么做,只不過那樣會引起許多不必要的工作和開支,你如何決定哪個方法適合你呢?實施遏制時遇到了什么問題?可以避免掉這些問題嗎?每個方法都有它的優點和缺點。
熱通道遏制
熱通道遏制通常比冷通道遏制更容易讓人接受,在能源效率方面有一個小小的優勢,其支持者提醒其它空間和冷通道擁有一樣舒適的環境,不需要做任何制冷,根據ASHRAE修訂的數據處理環境熱量指導原則,溫度應該在75°F(23.9°C)左右,另一個版本預計很快就將發布,它可能會為某些設備分類再次擴大溫度和濕度范圍。
大部分空間的溫度都保持在合理范圍內,因此設備風扇可以從任何地方吸入空氣,雖然我們應該盡力給硬件提供充足的空氣,但也不用像冷通道遏制那樣控制得那么嚴格。
熱通道遏制主要的缺點是工作環境,溫度可能會達到95°F或更高,這可不是什么舒服的工作環境,但與流行的看法相反,它不會超出OSHA標準,為了降溫,一些設計在控制區域引入了適量的冷空氣,使溫度保持在可接受的范圍,但很明顯,這會抵消掉遏制解決方案獲得的效益。
只有提高回流空氣的溫度才是真正提高了效率,當空調盤管遇到更高溫度的空氣時,他們就會產生更多的制冷量,表1顯示了幾個常見的空調尺寸制冷量的增長示例,如果遏制是完整的,熱空氣只能通過物理通道返回到空調,使其溫度最大化,這可以使用非常大的管道系統實現,但更常見的是使用天花板上的空間,即所謂的“集氣室”。一些注意事項:天花板上方區域應該是無塵的,天花板瓷磚背部應該是密封的,不能剝落,否則你將要經常更換過濾器。在熱通道天花板里需要大量的鐵格子,以便于空氣快速流通。
冷通道遏制
不同回流空氣溫度時典型的CRAH額定容量
冷通道遏制一個最大的好處是可以使用地板下或數據中心頂部制冷模式,通道易于填充冷空氣,防止熱空氣混入,確保所有可用的冷空氣都可以輸送給設備,最大限度地減小機架頂部和底部之間的溫度差異,使用地板下空氣輸送時,冷通道遏制特別有用,因為冷空氣下沉,使地板下空氣供應完全違反了物理學定律。
當冷空氣通過地板瓷磚開口向上推時,它只會上升到某個高度,除非有什么力量再推它一把。計算機內的風扇通常會把熱空氣向上推,但它仍然會變得越來越熱,如果我們可以從地板到天花板完全遏制冷通道,它交付的空氣溫度將趨于穩定。
正如前面提到的,冷通道不需要低到55°F,新的ASHRAE將上限提高到了80.6°F(27°C),因此冷通道溫度在75°F時是非常安全的,這個溫度允許你加大機房空調單元的凝結點,這樣可以節省大量的空調能源。但反對者指出,其它空間現在基本上都成了一個熱通道,可能會達到95°F或更高,除了冷通道外,其它一切都變得不舒適。
冷通道遏制真正的挑戰是空氣平衡和控制,計算機設備需要一定數量的空氣進行制冷,當空氣輸送給冷通道時,你需要確保可以充分調整開孔或地板開口,或天花板上方的鐵格子。假設空調可以輸送計算機需要的所有冷空氣,人們可能會簡單地“打開防洪閘”,推送盡可能多的冷空氣進入冷通道,但這會引起其它問題,數據中心其它區域可能存在冷空氣“饑餓”,這就是所謂犧牲一部分區域服務于另一部分區域,否則你只有安裝更多的空調,產生更多的冷空氣,這是一個浪費能源的昂貴任務。你可能也會給冷通道增壓,促使更多的空氣通過計算機,以及擋板與機柜之間的開放空間,這些空間會耗掉很多冷空氣,減少熱通道溫度,降低CRAC效率。簡而言之,向通道推送太多的空氣會適得其反。