机房-冷通道安全壳  

机房-冷通道安全壳

 冷通道安全壳

通过消除热空气和冷空气的混合，减少冷通道安全壳的能耗

大多数数据中心利用HVAC系统泵送加压空气，以将服务器入口温度保持在适当的温度范围内——ASHRAE对A1类设备（企业级、任务关键型、服务器）的建议规定入口温度上限为89.6华氏度（32摄氏度），相对湿度高达80%。这些CRAC/CRAH解决方案通常提供活动地板下的空气，但也提供地板上的解决方案。

aisle-containment-video 2这个设计很难，因为它缺乏精度。HVAC系统解决了整个房间的问题，这意味着某些区域获得了过量的冷却，而另一些区域没有获得足够的冷却。因此，从风扇、泵到空气处理器的整个基础设施必须更加努力，并在过程中消耗更多的能量。

面临此类问题的专业人员应首先评估其冷却体系结构，并确定是否存在解决现有和未来计算负载的能力。如果这种能力存在，目标是利用它将冷空气精确地集中在需要的地方。由于现有数据中心中热通道/冷通道的盛行，更实用的空气管理策略之一是冷通道控制。

什么是冷通道封闭？

冷通道围护结构通过封闭冷通道来加强其前身（热通道/冷通道）的布置。过道变成了一个独立的房间，用金属、塑料或有机玻璃制成的屏障密封起来。

随着机架密度不可避免地攀升，上述挑战变得更加严峻。基础设施难以向设备输送足够量的冷空气，并将废气输送至空气处理器。由于它被迫以更高的CFM输送更冷的空气，冷却方案消耗更多的能量，从风扇到泵，再到冷却器。即使在最小负载下，这些系统的效率也值得怀疑。冷通道封闭的前提虽然简单，但可以提高冷却性能。

 数据中心存在旁路空气问题（热空气和冷空气混合）的示意图——这是导致断电的一个非常常见的原因。

热通道/冷通道挑战：

即使在小暑负荷下，也存在与热通道和冷通道相关的挑战。其中包括：

旁路空气-“进入房间但不直接进入IT设备的冷供应空气的体积”-限制了服务器入口处冷空气的精确输送。

热空气再循环，即废气通过机架顶部或开放的机架空间进入冷通道，确保冷却基础设施必须向设备输送较冷的空气，以抵消这种混合。

热空气污染使空气处理器无法接收到尽可能热的废气，从而降低了其运行效率。

由于上述所有原因，热点可能会持续存在.

冷通道围护结构的演变

冷通道封闭最初是一种临时设计，使用洁净室和冷冻室中常见的乙烯基窗帘。这些窗帘充当冷通道之间的门和屋顶，被证明是一种提高效率的廉价方式，并且对于大多数数据中心环境来说是一种简单、灵活的改造。

随着越来越多的数据中心接受这一概念，一些机架制造商将自己的冷通道防护系统推向市场。这些屏障，而不是窗帘，是由钢制成的，并使用聚碳酸酯嵌件提供进入冷通道的观察窗。

同样的机架制造商，在新的建设或翻新项目中，可能会推广使用内嵌式空调。这些更紧凑的单元嵌入在一排服务器机架中，立即捕捉服务器排出的空气，对其进行调节，并将其分配到冷通道。

增强、高效的气流管理

由于数据中心室的开放式结构，热通道/冷通道无法实现完全的空气分离。由于冷通道被包裹，从地板下输送的冷空气停留在服务器入口需要的地方。安全壳的屋顶和墙壁确保空气只能通过机架安装设备排出。由于边界的原因，废气仅返回空气处理器，从而消除了之前对热空气污染和热空气再循环的担忧。

高密度装置

如果中央厂房有足够的容量，冷通道安全壳可以利用该容量来支持更高密度的机柜安装。混合出方程式后，系统可以专注于冷却负载，而不是整个房间。因此，数据中心专业人员拥有一个更可预测的系统——在ASHRAE范围内保持一致的服务器入口温度，不受较高的服务器排气温度的影响。

一家服务器机柜制造商在测试中，使用65度的服务器入口温度、45度F的整个服务器的ΔT和65%的穿孔地砖，成功地拒绝了每个机架20kW的冷通道防护系统。2008年硅谷领导小组（Silicon Valley Leadership Group）的一项名为“气流管理”（Air Flow Management）的案例研究主张将遏制作为一种可行的高密度解决方案，但没有提供一系列冷却能力。

空气处理器效率和容量

效率策略通常讨论ΔT（ΔT）。正如APC白皮书#135所述，对于计算机室空气处理器而言，这一主题尤其重要，因为“冷却单元的回流温度升高……可使整个冷却盘管实现更好的热交换，更好地利用冷却设备，整体效率更高”。

冷通道通过其边界，确保服务器排气在返回空气处理器之前不会受到不必要的冷却。通过改善盘管之间的热交换，安全壳最大限度地提高了整个空调的容量。在一个拥有众多计算机室空调的现有设施中，这可能意味着安装变速驱动器（VSD）以确保风扇速度与负载匹配，甚至关闭不必要的空调。

因此，该设施消耗更少的能源，该组织节省了电费。

“在我们的行业中，ΔT通常是作为一个单独的度量或现象来讨论的，取决于谁在谈论，该单独的度量是基于冷却设备的温度下降或IT设备的温度上升。”Ian Seaton，《数据中心冷却4个ΔT》的现场撰稿人

中央电厂能效

ASHRAE建议服务器入口温度在64.4华氏度至80.6华氏度之间。冷却器通常产生约45华氏度的冷冻水，入口空气约58华氏度。这种差异再次存在，因为数据中心内的空气混合。当进气和排气相互作用时，希望由此产生的进气温度下降到ASHRAE建议的范围内。

通过遏制，用户可以消除这种不确定性。如果他想要68华氏度的入口温度，也许他可以用58华氏度的水来实现。水温越高，冷水机运行效率越高。

EYP的一项研究比较了加州设施的45华氏度冷冻水设定值和55华氏度替代方案。根据0.10美元/kWH的利用率，该测试估计每年可节约能源388000美元。这个数字既令人信服又模棱两可，因为并非每个数据中心都能简单地提高其冷冻水温度。需要对冷却方案进行彻底分析，特别是如果中央工厂为混合用途设施服务。

           使用冷通道安全壳的活动地板系统

结论

在数据中心地板上，冷通道安全壳提供有针对性的冷却。正如我们所看到的，这种精度具有许多操作优势。确保服务器入口温度一致；空调可以实现更大的容量；冷却器设备可以通过供应和接收升高的水温而变得更有效。这些改进在纸面上听起来很棒，但也产生了切实的结果：减少了资本和/或运营费用。考虑以下示例：

在2008年的数据中心能源峰会上的一次演讲中发现，安全壳可以将主题数据中心的风扇速度降低75%。风扇速度与风扇能耗成正比（Tschudi，2008）

处于设计阶段的设施，使用冷通道围护，可能需要更少的空调，从而减少初始资本支出。

存在热挑战的现有设施可能能够通过安全壳最大限度地利用整个冷却基础设施，而不是进行长期、昂贵的翻新或建设项目。

根据地点的不同，设施可能会从其设施处获得回扣或奖励，用于部署冷通道安全壳。如果是这样，用户可以向其管理团队展示快速的ROI。

当前的经济环境可能会推迟组织建设新数据中心的能力。因此，他们将从现有设施中要求更多的正常运行时间和更多的计算能力，同时行业鼓励节约和可持续性。冷通道封闭证明是实现这两个目标的经济方法。


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