数据中心冷热空气流控制优化方案

数据中心能源消耗巨大和能源利用效率低下的现状,揭示了数据中心行业存在着巨大的节能空间,绿色节能自然而然也就成为了当前和未来数据中心建设的一个主流需求。针对数据中心气流组织不佳的问题,本文提出了一种冷热空气流控制优化的方案,能够有效地控制冷热空气混杂,提高制冷系统运行效率,降低数据中心能耗。

统计,中国现有数据中心50多万个,其中老旧机房占80%.老旧机房规模较小,建立时由于技术落后,方案陈旧,在很大程度上造成了能源的浪费其中以制冷环节为代表,由于缺乏对制冷空调的设备史'新与部署的优化。使制冷方案的能耗大大超出了所需要的范围主要存在的问题如下:

(1) 空调高能耗、低效率机房空调的作用对象是发热M集中的IT设备,而现有机房空调技术测定的均是机房温度,往往呈现机房温度降下来但设备持续高温的状态,最终造成机房空调高能耗、低效率的状况;

(2) 数据中心内部环境温度不均,这是房间内气流组织不佳,不能将冷风均匀、有效地作用于IT设备上造成的;

(3) 设备基本性能问题。一些老旧机房所用空调设备偏旧,不注意能源的耗费,尤其是水泵、风机、阀门、控制部件、操作方式等方面没有得到最好的调配与运用或没有及时更换设备,故导致整个空调系统产生电力的耗费;

(4) 设计、施工与运维没有采取节能优化方案;

(5) 机房设计远期规划不到位。为了保证数据中心产业的可持续发展性,在大力发展这一产业的同时,对数据中心节能工作加大力度是刻不容缓的。节能减排工作不仅可以减少对环境的破坏,履行社会责任,也是企业降低成本,增加效率的优良方案。

制冷

方案设计

作为节能改造的主要对象,老旧机房普遍使用机房空调作为制冷机制在达到制冷目的的同时,由于对空调系统的不专业处理和对机房内冷热空气流控的不恰当,使制冷成为了数据中心能耗问题的一个主要因素。

数据中心风流控制是制冷能耗方商存在的一个较大问题。由于数据中心内部部署着大量的电子设备,其中以服务器为主,它们在运转的时候不断产生大量的热能。当制冷设备提供的冷空气和电子设备所产生的热空气同时存在于机房内时,冷热空气形成混杂,使室内温度变得不平均,导致制冷效率变低。而为使机房内每个角落的电子设备都可以满足应有的制冷需要,不得不人为降低制冷温度,加大空调功率,这就加大了无谓的能源损耗,提高了运营成本。所以在进行数据中心节能改造时,优化机房内部的冷热空气控制,减少热点的产生成为了一个重要方向,针对这一问题进行了数据中心冷热空气流控制优化方案设计。

1、冷热通道部署与隔离

服务器与一些电子设备的风流通常以前段进风、后端出风的形式出现。如果服务器全部以面向一方出改变机柜的部署位置便可以快速优化室内冷热空气流的控制。使服务器与电子设备按照“面对面、背对背”的形式进行摆放,形成一种冷通道和热通道结构,让冷空气与热空气有效地分开,如图2所示。

在此基础上,采取冷热隔离方式可以吏加有效地控制数据中心内部冷热空气的混杂。同时,可以对热通道中的热能进行集中,并疏导至空调设备,从而提高空调设备的功效,达到节能效果,如图3所示:当需要进行改造的数据中心的硬性条件不允许重新调整机柜位置时,可以采用遮挡的手段进行简易地冷热空气隔离、疏导与控制。实验证明,仅通过冷热通道部署优化就可以为制冷系统节约能耗约10%以上。

数据中心1

2、制冷系统送风优化

制冷系统中冷空气至电子设备之间的传送距离越短制冷效果越好,即制冷设备的送风口与电子设备的进风口之间的距离越近越有效率,从而减少制冷设备的能耗。优化送风机制的节能策略在实施过程中,根据现场环境的不同可分为上送风与下送风两种不同的选择。通过在机房顶端或架高地板下方制造风槽,在机柜前段制造出风口,准确地将冷风送到电子设备前端的进风口。此项措施同样可以减少冷热空气的混杂,使制冷系统的效率提高,降低运营成本。

 

3、数据中心内气流监测管理

在数据中心内进行气流管理,通过设置传感器进行实时气流监测,运用CFD模拟软件对房间气流流场进行模拟分析,如图4所示。根据计算结果确定主要热点的相关信息。然后,采用按需调整的方式对制冷设备运行进行优化处理,提高制冷设备的工作效率。

数据中心版

数据中心0

 

结 论

在造成数据中心能耗过高的原因中,冷热空气混杂是一个非常影响制冷设备效率的问题,采用冷热通道部署与隔离、制冷系统送风优化和气流监测管理等更加科学的策略方法可以解决上述问题,使数据中心整个制冷系统效率提高,达到节能的效果。

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