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技術文章

冷卻系統在機房制冷中應用介紹

2010-12-18 01:46:09 來源：冷卻系統-高峰

冷卻系統在機房制冷中應用（冷卻降溫制冷是每個行業都要應用的，眾高為您開發各種非標非標制冷冷卻系統）

一、概述

　　設施冷卻系統的設備與配置會有不同。由于時間與經費方面的原因，會迫使人們不相稱地將重點放在簡單地設計一個只能輸送所需容量的系統，而忽視了其他因素。然而，我們還是應該賦予更廣泛的關注去平衡各種因素，進行各種權衡，包括靈活性，可擴展性，安裝、調試與運行方便，維護與故障排除容易，以及可利用性和可靠性。上述五項需考慮的事項中任意一項或任意組合，都會很大地改變設施冷卻系統的設計，改變所用設備

　　和系統的整個構架。

　　二、靈活性

　　數據中心冷卻系統設計應具有的特點是減少或避免與安裝新設備有關的系統停運。這些特點應適用于集中站房內的冷卻系統和建筑物內的冷水管路構架，其中一些特點包括為以后的設備，如水冷式機架、集中式空調器、計算機房空調器與集中站房設備等安裝時需預留管道閥門和管蓋。集中站房應考慮在負荷增加時能添加冷水機組、水泵與冷卻塔。為了將來再接納計算機和冷卻系統，應制定和利用合理的負荷管理制度，制定發展計劃或策略。全面的靈活性時常會受到集中站房內管道分布系統的限制。當數據中心在線后，從避免運行中斷和實施費用的角度看，一般禁止用改變管道尺寸的方法去求得容量增加。

　　三、可擴展性

　　中心對預計的增加和擴展量有足夠的考慮，否則它會在很短的時期內被淘汰。計算機技術的更新朔為2一5年，故冷卻系統需要有擴展能力，以適應負荷增加。建筑物內的管路系統(CWS——冷卻水系統，CHWS一一冷水系統)設計，應能支持建筑物內的冷負荷密度。雖然初投資常支配著水泵選擇和水泵規格，但還需考慮水泵的能耗、系統的靈活性和冷水儲存，以確定業主的總投資。

　　集中機房應有足夠的空間供未來的冷水機組、水泵和冷卻塔之用。集中機房內冷水和冷卻水系統的分、集水器的大小，從運行的*天起到容量增加，以及達到未來的規劃容量，應都能很好地適應其變化。

　　根據充分擴展和未來的增加量而選擇的管路可以節能，也可以在建筑物壽命期的早些時候采用較小的有效部件。如果預算不允許為將來擴展增加費用，則業主需確保在現有集中機房旁邊有可利用的地產。

　　四、安裝、調試、運行簡單

　　冷卻設備設計應安裝方便，位置可見、易近。

　　調試是一種有效的策略，用于驗證冷卻系統是否能按原先計劃的要求運行，因此每項工程均應考慮。在"數據通信設備中心設計研究(DesignConsiderationsforDatacomEquipmentCenter——ASHARE2005a)"第12章中，為設備冷卻系統的冷卻服務提供了有用的信息。本章介紹正式調試活動的五個步驟:設計意圖;性能要求(由項目小組確定);業主的計劃文件;設計文件基礎;項目調試計劃。這些步驟包括了制造商驗收測試;現場部件驗證;系統施工驗證;現場驗收測試;系統集成測試。

　　在滿負荷(滿流量)時調試以證明其水力能力是一項要求;回路應進行分段隔離調試，用于證明供、回水回路在繞開每段時的循環能力，提供不喪失冷卻服務的可維護性。

　　數據中心應設計有集中控制或指揮中心，用于監視整個樓宇的運行情況�？刂浦行膽蛹{樓手中所有的運行系統，如安保監視系統、能量管理與控制系統(EnergyManagementandContorlSystem—EMCS)，系統控制與數據收集系統(SystemControlandDataAcquisitionSystem一SCADA)，樓宇自動化系統(BuildingAutomationSystem一BAS)以及火災報警系統。

　　這些控制可與計算機系統控制室集中在一起，并應配備人員，滿足24h運行之需。在控制中心內，應有各種應急程序、協議、人員一覽表等。當它們有變化后，應予以更新。設施設備的電源，如不間斷電源(UPS)、冷水、機組與饋電器應受到監視，以確定負荷增加和可利用容量情況。此外，還應組建包括信息技術(IT，和設施中各部門的配置管理小組或管理委員會，它能控制與管理數據中心的基礎構架。

　　五、維護與故障排除便捷

　　維護方便、快速，能準確排除故障是一個高利用率數據中心的基本要求。這項內容的*要素是在冷卻設備的周圍有足夠的工作間距。制造商的推薦值應作為服務區域的*低要求。設計者應提供維護與操作閥門、控制裝置、傳感器和大型設備所需的通道。在集中機房內，可設置升降機、吊車、起重機等，用于搬動重的設備和部件。這些裝置應納人機房已有結構件的考慮中，例如吊車與軌道裝置可置于站房內冷水機組的上方，這樣易快速地取下其端板與/或壓縮機。此外，還應為方便拆卸整個冷卻系統的組成件(如冷水機組)提供空間。若空間十分緊缺，則用于每臺冷水機組抽管的區域可以共享，因為每次通常只對一臺進行維護操作。冷水管與冷卻水管的走向應避免與冷卻系統的設備搬動發生沖突;像水泵、冷水機這類機械設備的布置，應方便徹底更換;切斷閥門的位置也必須能在更換時不便服務中斷。因此，它們的布置與整個管路系統的集成是非常重要的。

　　樓宇的業主應考慮有一個計算機化維護管理系統(ComputerizedMain–tenanceManagementSystem一CMMS)，以有助于設備維護。這些系統能記錄維護歷史，為未來維護自動傳遞工作程序。制造商的特殊維護要求和維護頻率可輸人或下載到CMMS內，對設備運行中斷與維護予以協調，這比由于缺乏足夠的維護而去處理不能預期的設備故障更方便、更需要。

　　能量管理與控制系統(EMCS)或樓宇自動化系統(BAS)的傳感器和裝置的輸出會隨時間呈現變化趨勢，可用于系統診斷和故障排除。EMCS的數據也可用于監視和表征隨時間變化的系統性能。例如，冷水機組的電流讀數與/或冷水溫差及流量，可用于計算與監視冷水機組的效率和負荷增加的情況�？刂葡到y應具有”故障自動保險(fail-safe)”性能，使系統仍有流量并處于運行工況。典型的樓宇管理系統在喪失控制關閉時，數據中心的系統應接通，保持系統在線。

　　負荷隨時間增加的情況可與冷水的容量作對照。這一信息可用于謀劃機房擴展或個別組成部分容量增大的時間框架，例如，冷水機組用1200RT替代800RT。此外，在樓宇冷卻分布回路和兩次回路中可安裝流量計與壓力傳感器，用于監視管路系統中的冷水流量和容量。利用這種信息可確定安裝新的水冷型計算機設備的*佳位置或校準冷水系統的網絡模型。*后，還應在冷水管路中安裝類比用的溫度計、壓力表和流量計量儀表(孔板、平衡閥等)，以獲得系統性能方面的其他信息。在一次回路與輔助回路上需裝傳感器，便于系統中任一部分在維護時進行控制。如果備用回路是暫時的，則也可手動操作。

采用水冷卻

　　相同容量的水能夠攜帶的熱量是相同容量空氣的3500倍。然而，在數據中心內采用水冷方法是需要一些時間的，很多用戶發現測量流經整個數據中心內的水管長度是非常困難的事。水冷方法還可以其他一些形式實現。在一些情況下，機架中安裝了熱交換器，冷水在機架內循環流過，熱交換器通過傳統的壓入空氣的計算機機房空調設備進行冷卻。有時候，熱交換器是安裝在機架外部的。

　　另外一種水冷的方法采用了一套復雜的外置冷卻系統，通過機架內一個閉合回路水冷系統對電子元件進行冷卻，供水和排水管道布滿整個數據中心。這種緊湊型的系統能夠減少空氣流過的路徑，從而減少了風扇的能耗。這種緊湊型散熱方法*大程度上降低甚至是完全消除了冷熱空氣的混合。

　　縱觀未來科技的創新方向，綠色節能環保已成為必然趨勢，而在綠色IT領域，綠色數據中心則成為關注重點，創建“綠色節能數據中心”已勢在必行。然而，沒有一種單一的“良藥”能完全解決當前數據中心大幅增長的能耗成本的問題，只有通過綜合治理才能收到豐厚的成效。

　

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