Free Cooling Data Center Water-Side Air-Side Green 自然冷卻 史圖茲 機房 風側 水側

精密調控最佳出風溫度 同廠製造成效佳

2015-02-05
由於自然冷卻技術必須與冷卻空調完整結合,因此,目前多數的解決方案,普遍都是自然冷卻的所有模組與元件,均必須與精密空調箱為同一廠家所生產與製造,並共由同一套控制器來控制機房空調箱與自然冷卻功能。
資訊機房採用自然冷卻法,所看重之處便在於其節能成效可有助於PUE值降低。PUE值的計算方式,即為機房的總體能源消耗除以IT負載耗電。而資訊機房的總體能源消耗,除了IT負載本身,還包括冷卻空調、UPS以及照明等能耗。從計算公式來看,要降低PUE值,當然就得想方設法減少冷卻空調、UPS以及照明等能耗。

但實務上,要做到讓資料中心的總體能源消耗,能夠幾近於IT負載耗電並不容易。不少業界專家也都坦承,當PUE值低到一定數值時(約莫1.5),每再多下降0.1的值,企業所需耗費的心力也會愈大,而且多半需要許多現代化的綠能技術予以協助。

資料中心營運商Next Generation Data(NGD)位於英國South Wales新建的資料中心即是利用太陽能發電以及Free Cooling技術,以百分之百的可再生能源來實現。國外報導指出,NGD代管客戶的IT機架以及儲存環境完全不需要冷卻成本,而且每年還可以降低505,718公斤的二氧化碳排放量。資料顯示,NGD以高達750,000平方英呎的面積來儲備太陽能電力,並且使用史圖茲GE自然冷卻系統技術。

三年內即可回收

▲史圖茲台灣區總經理李政中指出,隨著自然冷卻技術精進,現今包括冰水主機、模組化冷卻空調、空調箱、下吹式空調以及機櫃式空調等常見於機房設計應用的冷卻空調種類,都能與自然冷卻技術結合。
Free Cooling技術的運用在國外已愈見成熟,而相關的解決方案早在多年前紛紛引進國內推廣。最近才與伊頓完成策略聯盟的史圖茲,自2012年便在台成立分公司,推廣自然冷卻。史圖茲台灣區總經理李政中指出,隨著自然冷卻技術精進,現今包括冰水主機、模組化冷卻空調(Modular Data Center Cooling)、空調箱(Air Handling Units)、下吹式空調(Room Cooling)以及機櫃式空調(High Density Cooling)等這些常見於機房設計應用的冷卻空調種類,都能與自然冷卻技術結合。

例如模組化冷卻空調、空調箱以及下吹式空調都可以做到直接式自然冷卻,把過濾後的外氣引進,再行自然冷卻。而機櫃式空調、冰水主機等則可以做間接式自然冷卻,透過動態的冷卻控制模式,來進行自然冷卻。

不過,他也坦承,在這幾年的推廣經驗中,不少企業會認為,自然冷卻應該是像Google、Facebook這類擁有大型資料中心的企業才有足夠預算及成本導入,台灣中小型企業機房空間一般並不大,質疑投資會不會過於浪費?李政中指出,其實根據經驗,企業投資於自然冷卻的成本多半都能於2至3年內回收。

由小至大 產品線完善

現階段,史圖茲提供大、中、小型等三種不同的風側自然冷卻解決方案,可依照機房空間與負載大小來挑選適合的方案。

「針對小型機房或是無人機房,建議使用史圖茲Telecom Line系列。這系列產品最大的特點在於具備交、直流(48 VDC)供應。該空調系統本體為氣冷式空調加上自然冷卻功能,室外冷凝機已經整合至空調箱中。」李政中解釋,支援直流供電的好處在於,當停電時,只要有48 V的直流電,就可以啟動風機運轉。這個方案不會影響原先資訊機房的設計,只需選好適宜的位置,牆壁挖個洞安裝風管即可運作。


▲Free Cooling Plenum(FCP)可加掛在下吹式空調系統的上方,當外在環境條件適合時,便會自動打開活動風門,引進天然冷源。

而中型系統的設計,則是在STULZ CyberAir3任何下吹式空調系列產品的上方,加掛一個Free Cooling Plenum(FCP),它可以透過C7000電腦控制器及溫濕度感應器來判斷外氣引進機房的時機與比例。

Free Cooling Plenum(FCP)的外型為一款60公分高的機箱,上方有活動風門(Motorized Dampers)設計,這個活動風門一半可引進外氣,而另一半則維持回風。 系統可以依照天候環境來控制活動風門開啟的角度,當大氣溫度超過24℃時,外氣風門則會關閉,以標準空調運行模式(壓縮機運行)對機房冷卻。但如果溫度介於24℃以下至18℃之間,就會混合致冷,引進部分外氣,與原來壓縮機的風量混合。

若溫度在18℃至0℃之間時,此時關閉壓縮機,且引進大量外氣致冷,若室外溫度過低,此時透過C7000電腦控制器會將機房內原本的熱空氣回收,混合室外冷空氣,調節出最適用的出風溫度。至於大型機房則建議CyebrAir3 AMD。CyebrAir3 AMD類似為一個大型的FCP,其作業方式均於FCP近似。CyebrAir3採用最新一代3D強化玻璃纖維輕量型風機輪組,搭配EC變頻渦旋式壓縮機與電子式膨脹閥,可將精密空調節能減碳再進化。

同廠生產與製造

「根據國外的經驗,如果氣候環境允許能夠以全自然冷卻模式運行的話,那麼唯一需要耗電的地方就是EC風機,全年度運轉下來,最大可節省90%的能源消耗。」另外,他也指出,由於自然冷卻技術必須與冷卻空調完整結合,因此,目前多數的解決方案,普遍都是直接自然冷卻的所有模組與元件,均必須與精密空調箱為同一廠家所生產與製造,並共由同一套控制器來控制機房空調箱與自然冷卻功能。

根據瞭解,導入風側自然冷卻方案所花費的成本,通常會比一般精密空調系統要來得高些,李政中評估,在系統成本方面,大約會比傳統的精密空調增加三分之一費用左右。「但是所增加的成本通常會在2?3年內便足以回收,台灣電費相對於國外便宜,如果是在歐洲或美洲地區,回本的時間就會更快。」

同時他也提到,由於風側自然冷是引進符合條件的外氣至資訊機房,因此會遭遇壓力問題,所以引進外氣之後,一定要有排氣設計,這時便可以透過壓差風門來調節。


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