新一代数据中心空调运行安全稳定

新一代数据中心对运维管理的重点进行了重新定义,空调系统与数据中心供电一样决定着数据中心能否安全稳定运行
摘要

新一代数据中心对运维管理的重点进行了重新定义,空调系统与数据中心供电一样决定着数据中心能否安全稳定运行。在工作中按照ASHARE标准测试方法,利用假负载对模拟了一个设计功耗5KW/机柜机房失去空调制冷后机房温度上升情况。试验选择一个350平米机房内,机房内安装机柜158个。测试前启动假负载和空调,使机房温度达到数据机房正常运行稳定状态。关闭机房两侧末端空调模拟空调失去供冷。空调制冷系统停止运行后,靠机房空间的冷量只能维持不到3分钟。

新一代数据中心典型的空调水冷系统的结构基本都是由下属三大部分组成:

(1) 由冷却塔+冷却水泵+冷却水供水及回水管路组成的空调冷却水系统

(2) 由冷水机组+冷冻水泵+冷冻水供水、回水管路组成的空调冷冻水系统

(3) 由分水器+末端空调+风机盘管+集水器+冷冻水泵组成的空调制冷量分配系统

对于采用低压油机作为后备电源的数据中心,空调系统一般设计为有油机保障的双路市电输入+ATS开关,正常运行时两路市电首先馈送至ATS开关,并可以选择其中一路作为主用,另一路作为备用。正常运行时由作为主用的一路向水泵、末端空调等设备供电,当主用路故障是可以自动切换至备用路工作。ATS开关的转换可以在秒级时间内完成,秒级的中断完全满足空调系统停止运行时间要求。

对于采用高压油机作为后备电源的数据中心,由于目前一些地区的电力主管部门往往会对高压油机的自动投切进行限制,人工投切会延长高压油机供电恢复时长,因此多数空调系统供电设计中会为末端空调和冷冻水泵配置UPS、EPS等不间断电源保证在高压油机投切器件的连续供冷。

过度强调连续制冷一方面会造成空调系统配电设备投资的加大,另一方面还可能造成后期设备利用率低等问题。由于高功率密度数据机房在空调失去制冷条件下机房温度累积非常迅速,空调设备短时间停止供冷就可造成IT设备高温宕机。因此在进行新一代数据中心的规划设计时应充分考虑到连续制冷的必要性。一种观点认为,在数据中心设计阶段进行负荷评估时往往大于后期实际装机的负荷,但按照IT技术的发展趋势,每5年左右功率密度会有一次技术更新,而数据中心一般设计生命周期一般不低于30年,因此在数据中心的规划设计阶段必须考虑到后期扩容和技术更新。

解决空调系统连续制冷需增加蓄冷罐、UPS、蓄电池组及管路等,这些会增加数据中心建设初期的投资,但会是数据中心后期业务发展的适应性大大增强。一旦建设初期未设计待后期再行优化改造不仅增加带业务改造的风险而且会造成投资进一步加大。目前部分新建数据中心出现的因前期未考虑连续制冷投产后不满足制冷需求而不得不进行改造的案例很值得思考,上述情况的出现一方面因设计初期对功率密度的增长缺乏长期考虑,另一方面对高功率密度机房失去制冷情况下的温升情况缺乏全面认识。

此次选用领先业界的热回收转轮组合式空调箱,以及全新风高效直膨式空调机组均为埃思柯主打节能标杆产品,ILAN-R在帮助用户大幅降低运行能耗的同时,还带来了比常规机组更低的噪音,IHAW-DX则在带来高能效的同时,可使用户空调系统更为优化。另外,变频全新风直膨式空调机组IHAH/W-DX及高效变频磁悬浮水冷离心式冷水机组ITSW-M系列作为业界的节能常青树产品,助力数据中心用户有更好的节能体验。

在新一代数据中心冷水型空调系统的末端空调选型时,部分数据中心选择带加湿加热功能的末端空调,但从笔者多年运维经验建议尽可能将机房制冷和加湿分开处理。