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数据中心空调系统节能的发展历程与趋势

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-07-19 0:41:13 * 浏览: 11
早期的计算机室是专门为某些计算机(大型,中型和小型计算机)建造的,没有统一的标准,并且完全是通过探索而建造的。由于没有用于计算机房的专用空调设备,因此这是一种舒适的空调设备,它使用普通的民用空调或建筑物空调系统的中央冷却。数据中心空调系统的发展历史随着数据中心行业的不断发展,配套的数据中心空调技术也在迅速发展。它的发展大致可以分为以下三个阶段:早期数据中心空调系统(1950-1970年)早期的计算机室是为某些计算机(大型,中型和小型计算机)专门建造的,没有统一的标准,而是完全通过探索而构建的。由于计算机房没有专用的空调设备,因此这是一种舒适的空调设备,它使用普通的民用空调或通过建筑物空调系统进行中央冷却。但是,舒适型空调是针对人们所要求的环境条件而设计的,而不是为了处理数据室中的热负荷浓度和热负荷的组成而仅具有制冷功能,没有精确的温度控制,没有湿度控制功能,没有严格的除尘措施,也没有测试指标。在计算机机房中使用舒适空调时,会遇到以下问题:“舒适空调无法使计算机机房的温度保持恒定,这可能会大大缩短电子组件的使用寿命。无法保持计算机机房温度均匀,并且本地环境容易过热,导致计算机机房中的电子设备突然关闭。无法控制计算机室中的湿度。机房中的湿度过高将导致冷凝,这可能导致微电路局部短路。如果计算机机房中的湿度过低,则会产生破坏性的静电,从而导致设备故障。空气量不足,过滤效果差,机房清洁度不足都会产生灰尘堆积,这将使电子设备难以散热,容易过热和腐蚀。舒适的空调的设计和选择的可靠性差,导致空调的维护量大并且寿命短。数据中心空调系统的发展(1970-2000年)出现了专门为计算机系统设计的计算机房,带有专用机柜(大,中,小机柜),并开始逐步制定包括机房位置,面积在内的标准等等。机房制冷也已从普通的民用舒适空调和集中式制冷转变为具有恒定温度和湿度的机房专用的精密空调。在机房除尘方面,使用新鲜空气系统和机房中的正压除尘来实现适度恒定和良好的数据中心。空气清洁,具有远程监控和其他要求。机房精密空调的设计与传统舒适型空调有很大不同,体现在以下几个方面:air大风量,低焓差,全年制冷运行,恒温恒湿控制,多种供气方式,高可靠性,高创新时期的数据中央空调系统(2000年至今)随着互联网的发展和信息化的到来,对数据中心的需求逐渐增加,数据中心逐渐进入各个行业,大家的理解和数据中心的需求也已出现。差异:通常,公司认为数据中心是成本中心,而数据中心租赁公司则认为数据中心是利润中心。金融业对数据中心的可靠性有严格的要求,而制造数据中心对易用性和成本也有很高的要求。各种不同的needs促进了数据中心行业的快速发展和创新解决方案的创建。如空气供应方式的创新,从底部空气供应到靠近电源的柱间空调设备,冷源的创新,天然冷源的应用正逐渐普及,建设模式,模块化解决方案,产业创新,大规模数据中心介绍了产业化的建设理念,各种空调设备的创新,现有设备的能效,性能和控制力不尽相同。前。数据中心空调系统的发展趋势为了确保数据中心空调系统的高可用性,在空调系统的设计中,可用性,绿色节能和动态冷却是未来的发展趋势。可用性数据中心对可用性的要求比普通商业建筑要高得多,空调系统也是如此,当前的可用性要求通常分为A级和B级,而空调系统需要具有冗余设计,一旦出现故障必须制定应急计划,传统的分布式空调系统的可用性相对较高。设置冗余后,单个单元将不会影响数据中心的正常运行,大型数据中心中使用的集中式冷源系统给可用性带来了更多挑战,并且需要多个节点设计可备份的冗余方案。绿色节能随着绿色数据中心概念的普及,建设具有节能环保特性的绿色数据中心已成为数据中心建设和使用以及设备供应商的共识,在低碳化趋势下,数据中心迫切需要做的事情,制冷系统它是数据中心的一个大耗电量,约占整个系统能耗的30%-45%。制冷系统的节能问题受到了前所未有的关注。优化的空气供应,冷热通道布局,冷热通道隔离,智能组控制以及使用室外自然冷源均显示出开花的现象,还有一些数据中心使用热量回收设备为生活提供热水和沐浴,游泳池等用途,减少了整个系统的碳消耗。在温度和湿度设置方面,ASHRAE在2011年版本中建议的温度范围是18°C-27°C,建议的湿度范围是相对湿度大于5.5°C露点温度,即相对湿度湿度小于60%且露点为15°C温度:宽松的要求可以减少计算机机房冷却,加热,加湿和除湿的能耗,同时确保计算机房中设备的正常运行,从而降低了能耗。机房空调系统的能耗增加,能耗增加。在节能机房空调设备方面,可变容量压缩机,高效电风扇,节能智能控制,自然冷源等技术的应用使机房空调成为可能。单位越来越节能和适应性强。 “对水的关注已逐渐进入每个人的视野。 WUE,耗水量,循环水应用和雨水应用在数据中心的设计中也受到关注。动态在新数据中心的建设和应用中心中,“按需冷却”或“动态冷却”也已成为数据中心冷却解决方案中非常重要的评估标准。所谓“按需制冷”是指数据中心空调的制冷输出随IT热负荷的变化而变化,IT热负荷是动态且可调的输出,因为数据中心的热密度持续增加,数据中心空调在提供稳定,可靠和绿色的冷却的同时,如何防止局部热点也已成为冷却解决方案的关键要求之一。虚拟化的发展数据中的离子会导致服务器和其他设备的热量产生更大的波动,包括​​在不同时间和不同空间中的变化,计算机机房中不同的IT设备也需要不同的冷却温度,即使同一类型的设备在不同的使用年龄也需要冷却温度也不同,这相应地要求制冷系统适应这种趋势,并能够提供动态制冷方案来满足不同时间不同空间的需求,因此,动态制冷可以更好地适应虚拟化需求。目前,动态制冷的主要应用技术包括风量智能调节技术(温度控制或静压控制),可变容量压缩机技术,智能控制系统等,动态智能制冷技术的使用是为了区别制冷需求。数据中心计算机室中不同设备的配置。 ,动态智能冷却技术通过设置多个传感器组来监控温度,从而根据散热要求动态提供冷却空气流量。可以根据需要随时调节风量以实现节能。提高冷源利用率也是提高数据中心冷却效率的另一重要途径,并且从最初的大空间自然空气供应方法出发,在气流组织优化方面,业界一直重视该方法,逐渐升级为诸如地板供气,风道供气等广泛的有组织供气方式,再到目前的橱柜供气或闭路供冷方式运行,定点冷却方式还有更多的前沿应用用于机柜,芯片和散热组件。高密度随着数据中心单位功耗的不断增加,计算机机房的发热量越来越高,高密度设备(如高功率密度机架服务器和刀片服务器)的应用导致了这种情况。机房中单个机柜的功率不断增加,单位面积热量急剧上升,因此高密度机房中的一些问题逐渐出现。经过大量实验验证,发现当单个机柜(服务器)的热负荷过高时,如果采用传统的机房专用空调方式解决该问题,将会出现以下问题:造成的原因:机房环境温度没有得到很好的控制,并且存在一些“热点”。由于设备需要通过大量的循环空气带走大量的热量,因此传统的机房空调系统将占用大量的计算机室空间,上部鼓风机单元需要使用很大的风管横截面积,而下部鼓风机单元需要增加活动地板的高度,这将导致已经运行的机房无法继续使用。因此,还必须对机房空调制冷系统进行相应的改进,从解决机房局部过热的角度出发,高热密度制冷系统已成为机房制冷系统的重要组成部分。目前,就高密度制冷而言,较为成熟的技术主要是封闭的冷热通道和柱间制冷。底板冷却和芯片冷却等新技术是未来的发展方向。而且,在一些高热通量的应用中,放弃了传统的对流散热方式,而采用了微通道冷却技术,冷板(ClodPlate)散热技术等导热方式。从综合的角度来看,与自由冷却,送风和定点冷却有关的应用已成为当前数据中心冷却技术的热点和发展方向。