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热源冷却措施能增强数据中心制冷

发布时间:2013-10-18 10:07:00 来源:论坛 作者:TechTarget中国
关键字:浸入式冷却 冷却 热源冷却 数据中心

  冷却系统的散热风机用于驱动冷空气在架空地板下和风道中流动,将冷却单元贴近计算机设备安装可以有效减少散热风机所需的能耗。选择哪种热源冷却方法取决于房屋设计、通道可达性、成本和其他因素。

  针对数据中心热源进行冷却是最有效的冷却手段。当前可供选择的技术包括浸入式冷却和直接液冷系统,目标是使用最小的能耗实现安全散热。

  循环液体——水或制冷剂——通过管道将量从冷却装置带出数据中心。虽然在数据中心漏水是让人担心的大问题,但是只要妥善的安装、配合泄漏检测和排水系统就 可以降低贵重设备进水毁坏的风险。如果你还是不愿意让水从你的数据中心流过,也可以使用泄漏后立即会变成无害气体的制冷剂来替代。但输送制冷剂的管道比水 管更难安装、更昂贵,因此需要综合考虑和选择。

  很多热源冷却装置只带走显热,也就是让人能感觉到热的温度。电子设备产生的显热并不包含湿气,因此多数热源冷却装置都不带湿度控制功能。

  由于多数热源冷却装置不能有效应付热负荷不高的场景,以低热量密度机架和机柜为主的数据中心仍然需要使用常规的空气调节器,如计算机房周界空调设施。在其他设计中,单独的加湿控制可能是热源冷却单元的必要补充。

  热源冷却选项

  浸入式冷却

  浸入式冷却是最新的服务器机房热源冷却方案,2011年才出现在市场上。

  对磁盘驱动器进行小改造后,计算设备被完全浸入绝缘油槽,电路单元产生的热量就会被直接传导出去。发生故障时,由于油槽具备极大的热容量,只需要一个小型的循环泵和后备电源就能让设备继续维持冷却。

  虽然浸入式冷却十分有效,但它需要对硬件进行改造,而且会使被冷却的设备脏乱不堪。

  行内空调

  这类冷却设备外观和机柜一样,混杂安装在数据中心的机柜行中或者端头。它们会回收热风区的热空气、重新冷却后排出到冷风区。有些设备只管送出空气到冷风区,有些则引导冷空气进入最需要的机柜。

  行内冷却系统

  在机柜行内进行冷却非常有效率,特别是作为整体式冷却环境的一部分。前面的相邻机柜上的温度传感器负责控制风扇速度和制冷量,因为入口温度是最重要的。

  行内冷却器 (IRC) 可采用冷冻水、 冷凝水和制冷剂进行吸热,根据需要配备或不配备湿度控制。冷冻水和冷却液循环泵只消耗很少的能源,所以它们可以由一个不间断电源(UPS)维持供电,在停电以后仍然能维持高密度的冷却能力。只需要在管道中保存足够的冷冻水,让UPS驱动小水泵运转使水循环就可以了。

  如果冷却环境需要调整,行内冷却设备可以在整个数据中心内变换安装位置。

  机柜顶冷却系统

  机柜顶冷却系统直接在需要降温的机柜前面排出冷空气,然后从机柜顶部吸走热空气。有些制冷单元安装在机柜顶上,有些安装在吊顶对应冷廊的位置。观察使用机柜上方冷却单元,根据独立的冷廊设计决定其安装位置。

  架空冷却装置的冷却目标是从8千瓦到25千瓦的高密度机柜,同时也具备很高的能源效率。它们只带走显热,可以作为传统冷却方式的补充。架空冷却系统由本地温度传感器控制,使用制冷剂进行制冷。

  如果和行内冷却器IRC配合应用,由于IRC耗电功率小可以由UPS维持供电,在停电故障时据仍然能够延续冷却能力。机架顶和行中央冷却单元都很容易搬迁物理位置。

  自冷式机柜

  自冷式机柜是闭环系统的缩影,空气在柜体内部循环,空气的冷却则是用水或者制冷剂实现。虽然自冷式机柜具备很高的能源效率,但是同时也很笨重和昂贵。当房间里面没有其它冷却条件、或者对于低密度服务器机房内局部高密度硬件造成的必须冷却的热岛,自冷式机柜就会派上用场。

  后门冷却器

  后门冷却器这类散热器取代机柜后部的门,使用循环冷却水对机柜排出的热空气进行预先冷却。后门冷却器只消除显热,并且需要配合湿度控制措施。

  后门冷却器最初用于对高性能计算机设备排出的高温空气进行预冷,和传统的空调配合运作。新型的后门冷却器如果在足够多的机柜上安装,还能满足机房内全部硬件的散热需求。足够多,通常就意味着每个机柜都上都要安装它。

  使用后门冷却方式,可以使数据中心内各处的空气温度保持相同,所以机柜可以任意排列,不再需要考虑冷热风廊的问题。

  独立测试显示,完全被动的后门冷却器 (无风扇) 是当前可选的最高效节能冷却单元。

  数据中心冷却的未来选项

  今天的热源冷却设备依靠机械系统将热量传递给外部空气。理想情况下,直接使用冷空气 (低于27摄氏度) 就能对设备或循环水进行冷却——这种方式称为免费冷却。在多数气候条件下,季节性的冷空气可以使数据中心从机械冷却切换到免费冷却。但是,从机械到非机械 冷却的过渡环节通常是免费冷却设计的最大挑战。

  由于计算设备变得更耐热,在任何气候条件下常年使用免费冷却的数据中心设计也可能成为事实。

  直到1990年左右,直接液体冷还主要应用于大型机,随着有效工作温度的上升,直接液冷现在已经成为越来越更常见的服务器机柜冷却方法。液体冷却用于一些高性能硬件,在不适合使用空气冷却方法的场合,液体冷却将越来越普及。


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