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掌握7大設計要領 打造最佳化資料中心(上)

2014-10-16
資料中心的良窳,關乎企業正常營運,但隨著其角色的日益吃重,效率、能耗、停機等等相關議題陸續浮現,為了快速且有效地加以因應,勢必要找出能夠以空調、電源及管理技術來改善整體性能的有效方法。為求相關內容翔實無一遺漏,文章將分成上下兩集來做說明。
此最佳實務作法是以熱通道/冷通道機櫃配置為基礎(圖2),藉由減少冷熱空氣的混合來改善空調性能,也因此提高回風溫度。圖3說明了回風溫度與感應式空調效能間的關係。

其顯示回流空氣溫度每增加華氏10度,通常會增加空調效能30%到38%。當系統性使用封板來關閉開口時,機櫃本身提供兩通道間的障礙。

然而,即使有封板時,熱空氣仍會從頂部與列側洩漏,然後與冷通道的空氣混合。機櫃密度增加時,這個問題就變得更嚴重。


▲圖2 熱通道∕冷通道配置中,機櫃是以面對面排列放置,建議中間相隔通道為48吋。冷空氣會分散於通道內且由機櫃兩側利用,熱空氣則被排到每個機櫃後面以進入「熱通道」。

若要在空氣回流至空調時降低空氣混合發生的可能性,可在熱通道的末端放置外圍型空調箱,如圖3所示。

如果空調無法置於熱通道末端,可放置一個天花板氣室,以防止空氣回流至空調時發生冷熱空氣混合。空調設備也可置於走道或電氣室中。


▲圖3 空調裝置在回風溫度增加時,運作更具效用與效率。

除了走道和電氣室外,也可透過套用封閉系統以及將空調移至更靠近熱源處,以防止冷熱空氣混合。

使用封閉系統與行列式空調配置最佳化通道

封閉系統包含在通道末端、通道頂部其中之一或兩者同時加頂,以隔離通道的空氣,如圖4所示。


▲圖4 熱通道∕冷通道的配置透過封閉冷通道,進一步增進空調的效能。

冷通道封閉的好處大於熱通道封閉,因為如此更容易部署並降低風險以避免封閉系統被侵入。若使用熱通道封閉,一旦開啟門會失去空白面板時,熱空氣就會進入冷通道並影響IT設備的性能(表2)。

表2 基於安裝更簡單以及封閉系統發生入侵時更具可靠性等理由,建議採用冷通道封閉系統

冷通道封閉在類似情況下,冷空氣滲入熱通道會降低回流空氣的溫度,稍微減低效率但不至於嚴重影響IT的可靠性。

行列式空調裝置可在封閉環境下操作以輔助或取代外圍型空調箱,如此可讓溫度與溼度更接近熱源,控制因此更精確,並減少房內空氣流動所需的能源。

透過將熱通道的空氣直接吸入至精密空調設備中,以最高溫度與最大空調效率擷取空氣。這個方法最可能發生的缺點是通道需要更多地板空間。行列式空調裝置可與傳統外圍式空調在資料中心密度更高的「區域」中結合運作。

感應式空調提供的輔助效能

為了獲得最佳的效率和靈活性,支援輸送冷卻空調至機櫃的空調系統架構可在封閉或非封閉環境中運作。此方法可讓空調模組置於機櫃頂端、側邊或後面,在保持高回流空氣溫度以最佳化效率時也能精確提供集中式空調。

空調模組直接從熱通道移除空氣,將空氣必須行經的距離以及混合冷空氣的機會都降至最低(圖5)。也可採用後門空調模組,在熱氣進入通道前先加以中和。


▲圖5 冷卻式空調模組安裝於機櫃上方或與機櫃並排,可增加效率並讓空調效用符合IT負載量需求。

藉由伺服器風扇的空氣流動可使此模組更有效率,空調裝置因此就不需要風扇。後門空調熱氣交換解決方案無須仰賴熱通道/冷通道機櫃配置。

設計適當的輔助空調若只與外圍型空調比較,已證實可減少35%到50%的空調能源成本。此外,同樣使用這些解決方案的冷卻分配系統則可調整以支援伺服器上直接安裝的空調模組,因而空調設備與伺服器的風扇都可移除。(請參閱說明:無風扇資料中心)。



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