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低碳环保 让大自然成为最好的空调

发布时间:2018-10-04 08:48 作者:凯发K 来源:AG集团 点击: 字号:

  为了让数据中心更加节能,CIO一直在考虑如何尽可能地利用自然冷却源。研究发现,在全球适合自然冷却的区域,都可以用自然冷却源对数据中心进行降温。比如北京,全年平均气温在16℃,适合自然冷却的时间超过40%。像2010年一直到4月底,北京室外都很冷,完全可以给数据中心进行自然冷却。

  利用室外冷空气自然冷却,主要分成间接和直接的两种形式。

  根据CIO的经验,采用自然冷却的方式,在北京每年大概可以达到40%到60%的时间不需要启动机械制冷。在保障数据中心相对封闭的环境下应用间接的自然冷却,完全可以避免室外空气的湿度和洁净度对于室内的影响。

  一、间接自然冷却方式,分为三种方式:

  第一种方式:

  是以冷冻水机房专用空调系统,配合适用于冬季自然冷却的逆流型大冷却塔(比夏季工况用冷却塔容量要大3~4倍,以便尽可能延长自然冷却的时间),以及隔离冷冻水系统及冷却水系统的板式热交换器,英特尔在美国波特兰的数据中心就是采用的这种设计方式。

  以北京为例,属于典型的温带大陆性气候,冬夏时间长,且全年大部分时间空气干燥,湿球温度远低于干球温度,理想的可以使用自然降温的室外干球温度,即全年平均12度以下的时间可以达到45%。如果使用冷却塔加板式热交换器的方式,更可以利用室外湿球温度自然冷却。当冷却塔设计的容量足够大时,全年自然冷却的时间更可以达到60%以上。

  第二种方式:

  就是用带有自然冷却盘管的干冷气乙二醇方式。它的工作原理是为室内机设计了两套盘管,一个盘管是氟利昂的,一套盘管是可以走冷冻水的。

  这套系统有什么特点呢?就是有利于水冷系统的应用。过去,只有当数据中心规模足够大,才可以有条件去设计水冷机组。但是如果数据中心的规模没有那么大的话,水冷系统对于整个数据中心的投资造价就太高了。

  通过采用这种方法可以很好地解决上述问题,到了夏天的时候,它的干式冷却器能起到冷却水的作用,到了冬季的时候,它的干冷器就变成产生冷冻水的作用,然后通过两套两通阀来调节水是经过板式热交换器的冷凝器还是经过冷冻水盘管,这样的话也可以实现自然冷却。这种自然冷却方式有一个很大的优势就是它可以混合制冷,当室外温度低于数据中心机房回风温度的时候,也可以进行自然冷却。也就是说,从室外回来的水,可以先经过冷冻水盘管,然后再进行机械冷却,这样,每年的自然冷却时间可以非常长。以北京地区为例,可以达到50%甚至于更长的时间。

  第三种方式:

  使用转轮式热交换器。这种方式是利用转轮内填料的储能功能,让转轮在两个封闭的风道内缓慢旋转,被室外空气冷却的填料冷却室内空气。英特尔协助KPN在欧洲设计了世界上第一个采用这种冷却方式的数据中心,相比传统方式,它每年可以节省800万欧元的数据中心运营费用,并减少了大量的CO2排放。

  二、直接自然冷却方式:

  除了上述这些间接自然冷却方式外,还有一种是直接采用室外空气的自然冷却方式,英特尔在美国新墨西哥州建的数据中心,就是用的这种方式。

  这种方式直接利用了室外空气,可以在24℃以下的环境进行自然冷却。但是这种方式对空气含尘量要求比较高,需要复杂的除尘处理,并需要专用的空气处理机来保证足够的风量供应,所以通常不能使用传统的机房专用空调。同时,采用这种方式会使机房内相对湿度很难控制在数据中心要求范围内,因此对服务器的品质有很高的要求,不适于对数据中心可靠性要求特别高的用户。

  无论设计采用何种自然冷却方式,对于用户来说投资都会增加70%到100%,但是它的运营成本相对会比较低,每年TCO增长也会低于传统的数据中心。按照现有数据中心建设的经验:如果多投入的成本能在3~5年左右的时间内通过降低能耗及相关费用的方法来收回的话,那么这些投入还是非常值得的。

  在数据中心采用自然冷却方面,目前还在做一些新的探索。比如英特尔在美国设计了一个实验机房模型——鸡舍式数据中心。鸡舍式数据中心的设计灵感来自于养鸡场,鸡舍里大量的鸡自身身体发出热量,使得鸡舍中空气膨胀,空气膨胀以后产生向上的动力,驱动整个鸡舍中的空气自然流动,而不需要任何机械的帮助。通过这样一个原理,把服务器机柜中服务器散发的热量收集起来,让进入数据中心的空气被服务器散发的热量加热后自然上升,此时只要建一个足够高的烟囱让热空气往上升,就可以带动空气流动,从而完成散热循环。用这种方式数据中心可以在全年的大部分时间内,直接靠服务器散发的热能产生动力自然散热,这种散热方式特别适合我国东北这样的地区。不过,采用这种方式,同时也要注意处理好除尘,维持数据中心内部含湿量的最低要求。

本文源自: 凯发平台

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