數(shù)據(jù)中心和高溫并沒有必然的關(guān)聯(lián),但是否過熱要視情況而定。在不遠(yuǎn)的將來,數(shù)據(jù)中心的溫度將維持在25至30攝氏度(77至86華氏度),實際上也有數(shù)據(jù)中心運(yùn)行在ASHRAE(美國采暖、制冷、和空調(diào)工程師學(xué)會)建議的更高溫度——高達(dá)35攝氏度(95華氏度)——在這種溫度下,CRAC(計算機(jī)房空氣調(diào)節(jié)器)負(fù)載并不高,卻仍需浪費(fèi)能源在數(shù)據(jù)中心內(nèi)移動大量空氣。
有很多處于高溫氣候環(huán)境下的數(shù)據(jù)中心外部溫度往往超出了ASHRAE指導(dǎo)的可實施自由冷卻的溫度。但是,CRAC是這些高溫氣候區(qū)域數(shù)據(jù)中心的唯一選擇嗎?在投入更多金錢和維護(hù)力量到CRAC之前,不妨考慮一下絕熱冷卻。
平時僅使用自由空氣冷卻的位于溫帶或更涼爽區(qū)域的數(shù)據(jù)中心,在氣溫高峰期也能采用絕熱冷卻。在低維護(hù)和低能耗表現(xiàn)優(yōu)于CRAC的冷卻系統(tǒng)中,絕熱冷卻系統(tǒng)勝過自由冷卻。
絕熱冷卻系統(tǒng)如何運(yùn)作
絕熱冷卻,通常稱為蒸發(fā)冷卻或濕墊冷卻,利用原本對自己不利的高溫中蘊(yùn)含的潛力來實現(xiàn)冷卻。氣體體積的變化使溫度降低:當(dāng)某種氣體的體積增加時就會吸收熱量。在理想狀況下,從液體到氣體的轉(zhuǎn)換過程將伴隨大量的熱量轉(zhuǎn)移;這就是數(shù)據(jù)中心絕熱冷卻系統(tǒng)的作用本質(zhì)。
想象一下,一個放在小水池中的裝有三氯甲烷(氯仿)的薄壁玻璃燒杯。實驗者通過吸管向氯仿吹氣,能使揮發(fā)性的氯仿蒸發(fā)并從周圍的環(huán)境中帶走熱量——在我們的例子中,水的熱量被吸收。如果蒸發(fā)速率足夠高(提高從吸管吹入空氣的速率),水甚至?xí)Y(jié)冰。
甚至舔一下你自己的手指然后吹氣就可以感受到絕熱冷卻的效果:當(dāng)你向手指吹氣時,濕手指會感覺比干手指更冷。
數(shù)據(jù)中心內(nèi)的絕熱冷卻
從本質(zhì)上講,CRAC空調(diào)系統(tǒng)也是一種絕熱冷卻系統(tǒng):它使用機(jī)械泵將壓縮氣體變成液體形式、排出熱量,然后讓液體再次蒸發(fā),冷卻大量的空氣。然而,在CRAC空調(diào)冷卻系統(tǒng)的壓縮階段需要相對較高的能量輸入,這使得CRAC系統(tǒng)比較昂貴。
絕熱的冷卻系統(tǒng)的成本非常便宜。位于炎熱氣候區(qū)域的人們,將一片吸水材料浸泡在水中,在室內(nèi)懸掛成一排。由于水的蒸發(fā)帶走了足夠多的熱量,住宅房間可以維持涼爽。這是數(shù)據(jù)中心絕熱冷卻系統(tǒng)的主要設(shè)計原理。
圖1:要冷卻一個沒有CRAC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心,絕熱冷卻系統(tǒng)依靠的是濕簾和空氣流動。
要冷卻數(shù)據(jù)中心,一個小功率的泵或重力給料系統(tǒng)持續(xù)不斷地向一組具備巨大蒸發(fā)面積的纖維簾上噴水霧。一個小功率的風(fēng)扇配合風(fēng)道迫使空氣通過這些濕簾??諝饬鞔┻^濕簾的過程中,部分水被蒸發(fā),結(jié)果導(dǎo)致空氣流出一側(cè)的空氣溫度會比入口側(cè)冷得多。(見圖1)。
在某些氣候條件下,絕熱冷卻系統(tǒng)可能會導(dǎo)致濕度增加,超出ASHRAE指導(dǎo)的80%濕度極限。一種快速糾正措施——輔助干燥過濾器或低功耗或無功耗除濕措施——可以確保數(shù)據(jù)中心濕度符合標(biāo)準(zhǔn)值。
利用管道和低能耗空氣泵將冷空氣精確地吹到IT設(shè)備上,數(shù)據(jù)中心可以降低絕熱冷卻的空氣用量,將冷卻設(shè)備的體積控制在可管理的尺度之內(nèi)。
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