一個機房*注重的就是可靠性。全年8760小時要無故障運行,就需要機房空調可靠的零部件和優秀的控制系統。一般機房多是N+1備份,一臺空調出了問題,其他空調就可以馬上接管整個系統。目前*知名的產品有:CAROSS卡洛斯機房空調、艾默生機房空調、杭井機房空調等都是目前做頂端的產品。
1.傳統的舒適性空調
傳統的舒適性空調主要是針對于人員設計,送風量小,送風焓差大,降溫和除濕同時進行;而機房內顯熱量占全部熱量的90%以上,它包括設備本身發熱、照明發熱量、通過墻壁、天花、窗戶、地板的導熱量,以及陽光輻射熱,通過縫隙的滲透風和新風熱量等。這些發熱量產生的濕量很小,因此采用舒適性空調勢必造成機房內相對濕度過低,而使設備內部電路元器件表面積累靜電,產生放電從而損壞設備、干擾數據傳輸和存儲。同時,由于制冷量的(40%~60%)消耗在除濕上,使得實際冷卻設備的冷量減少很多,大大增加了能量的消耗。
機房專用空調在設計上采用嚴格控制蒸發器內蒸發壓力,增大送風量使蒸發器表面溫度高于空氣露點溫度而不除濕,產生的冷量全部用來降溫,提高了工作效率,降低了濕量損失(送風量大,送風焓差減小)。
舒適性空調風量小,風速低,只能在送風方向局部氣流循環,不能在機房形成整體的氣流循環,機房冷卻不均勻,使得機房內存在區域溫差,送風方向區域溫度低,其他區域溫度高,發熱設備因擺放位置不同而產生局部熱量積累,導致設備過熱損壞。
而機房專用空調送風量大,機房換氣次數高(通常在30~60次/小時),整個機房內能形成整體的氣流循環,使機房內的所有設備均能平均得到冷卻。
2.符合數據中心高熱密度要求的系統容量設計
電子設備環境下的熱密度是一般辦公環境熱密度的3-5倍,而且還在以更快的速度增加。
具體而言,每250-300平方英尺的辦公室要求1冷噸的制冷量(12,000BTU/小時或3,413瓦),平均為15瓦/平方英尺。然而,每50-100平方英尺的數據中心就要求1冷噸的制冷量,平均為75瓦/平方英尺。這是數據中心在某一年度的平均值,有些站點的負載熱密度高達200~300瓦/平方英尺。
從氣流角度來看,精密空調的設計與舒適性空調不同,其設計的目的是為了解決數據中心內較大負載熱密度。精密空調可實現較高的顯熱比,有助于維持設定溫濕度水平,并可通過較大的空氣流動,實現更好的空氣過濾。
精密空調一般為每冷噸制冷量配置500~900立方英尺/分鐘的風量,這與舒適性空調350~400立方英尺/分鐘的風量形成鮮明的對比。
此外,刀片服務器及其它新一代機架設備對數據中心提出了前所未有的散熱要求。新一代服務器和通信交換機產生的熱量/平方英尺是十年前的十倍。現在,數據中心設計人員和工程師需要考慮,同時采用高架地板精密空調和專業散熱裝置。舒適性空調僅僅是采用簡易裝置,來應對這種新挑戰和相關的散熱要求。
3.精密濕度控制
如果忽視濕度的影響,將會導致長期的、嚴重的問題,包括主設備、其他資源以及基礎設施的損失。數據中心環境的*佳相對濕度范圍是45%~50%。相對濕度過高時,濕氣會腐蝕開關電路,引起功能失效和設備故障。而當相對濕度過低時,會產生干擾設備正常運行的靜電放電。由于數據中心一般是需要全年365×24小時不間斷制冷,所以更易產生較低的相對濕度。
舒適性空調一般沒有濕度控制,則很難保持數據中心穩定的相對濕度。如果增加了必要的控制和部件,那么它們必須作為一個完整系統運行。精密空調有多種運行模式,可以提供適當比率的制冷、加濕和除濕,更適合于對濕度控制精度要求較高的數據中心。
4.防止灰塵等污染物
即使少量的灰塵或其他顆粒,也會損壞存儲媒介和電子元件。大多數舒適性空調采用住宅型空氣過濾器,過濾效率僅為10%,這對于數據中心環境而言是遠遠不夠的。精密空調的過濾器具有更高效的內部過濾腔,其效率可達20%-30%,且符合ASHRAE標準。
5.高效的不間斷制冷
大多數寫字樓內使用的舒適性空調每天平均要運行8小時,每周運行5天。假設僅在夏季月份有制冷要求,則相當于每年要運行約1,200小時。
不管外部環境如何,大多數數據中心要求每年365天、每天24小時的不間斷散熱。精密空調及其部件設計滿足高標準的制冷需求。當精密空氣調節機組內其他部件可根據需求開啟或關閉時,風機系統則需要每年8,760小時地持續運行。
此外,帶有室外熱交換器的舒適性空調,當外部環境溫度降至32°F以下時,由于壓力過低,一般不能運行。但是精密空調可在-30°F的條件下正常運行,而乙二醇制冷系統在-60°F的條件下正常制冷。
6.較低的運營成本
由于基礎工程、設計和設備存在差異,因此,舒適性空調與精密空調的初期投資費用不能反映全部問題。較為精確的比較,是考慮兩個系統運營成本的差異。
基于以下假設,對兩種方法的運營成本比較(可針對具體情況進行更為詳細的分析):
?每冷噸制冷量需要1.0馬力(0.747kw)功率。
?壓縮機電機和風機的效率為90%。
?電力成本為$0.06/瓦時。
?11月~次年3月(3,650小時)要求加濕。
?精密空調的顯熱比(SHR)為0.90,舒適性空調的顯熱比為0.60。
首先,計算一冷噸制冷量的機組運行一年的成本:
(0.746kW/冷噸×8760小時/年×$0.06/kWh)/0.90效率=$436每冷噸/年
然后,用總成本除以系統的顯熱比,得出每冷噸顯冷量的成本。對于精密空調而言,每冷噸顯冷量的成本是:
$436/0.90顯熱比=$484每冷噸/年
對于舒適性空調而言,每冷噸顯冷量的成本是:
$436/0.60顯熱比=$727每冷噸/年
在上述范例中,舒適性空調每年的運營成本比精密空調的運營成本高出$243/每冷噸顯冷量。這和業界普遍認同的原則一致,即舒適性空調3冷噸制冷量相當于精密空調2冷噸制冷量。
第二點比較是再加濕成本,通過計算每產生1冷噸顯冷量的同時,會產生的潛冷量來確定。
對于精密空調而言:
在上述情況中,當考慮了所有制冷和再加濕成本時,舒適性空調每年的運營成本比精密空調高出$670/冷噸顯冷量。
7.增強服務與支持
關鍵環境需要關鍵支撐系統的高可用性。因此,這些系統運行可靠,并且符合計算機系統運行環境的控制要求很重要。
精密空調的部件冗余比舒適性空調的要多,以保證其出現某些故障時仍能繼續運行。此外,精密空調是由廠方培訓的服務工程師進行安裝,他們更熟悉數據中心的需求和敏感性。制造商可提供對精密空調24小時緊急服務和預防性維護服務。由于即使短暫的停機都會影響機房安全底線,因此,設計精密空調的首要考慮因素是適用性。
處理關鍵業務的計算機系統的有效、可靠運行是各行業公司取得成功必不可少的要素。計算機系統停止運行的成本很高。但是用戶對小型或者遠程數據中心的環境可能不太關注,缺乏對敏感電子設備制冷要求的理解,有些用戶*終還是嘗試采用舒適性空調系統為精密電子設備提供制冷。
結果是加大了被保護設備過早失效的風險,提高了必要運營成本。
精密空調是專門設計用于滿足高熱密度電子類負載的需求,此類負載產生的顯熱高于一般的舒適性環境,且需要全年365天、每天24小時的不間斷制冷。電子設備對濕度變化更為敏感,要求空氣質量要求比一般舒適性環境高。
計算機機房對溫度、濕度及潔凈度均有較嚴格的要求,因此,計算機機房專用空調在設計上與傳統的舒適性空調有著很大區別,表現在以上7個問題。