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直接自然冷却和间接自然冷却

数据中心自然冷却:大家都在谈论这个话题,也是专业人士在数据中心基础设施会议上的焦点。现在已发生无数变化。但是他们追求的目标都是降低数据中心能耗和提高PUE。
“自然冷却”一词是指您不需要为这种制冷类型买单。这是一种缪见。现在还有什么是免费的?下面我将介绍如今正在使用的自然冷却解决方案。

自然冷却
自然冷却是指通过适当途径,将现场空调系统的功耗降低至必要的最低程度,而不会危害可靠性和可用性。“适当途径”和“现场”等词提供了广泛的可能性。

直接自然冷却
简而言之,直接自然冷却可以这样描述:窗户打开,冷空气从室外进入数据中心,带走热空气,返回室外,就是这样!从物理学来讲,事实就是这样。仅“移动空气”的过程需要能量。
可惜,在现实生活中,事情可没有那么简单。IT设备并不总是能够适应室外空气条件。有时热,有时冷,有时很湿,有时又很干。另外,室外空气并不总是很干净。室外空气充满颗粒物,对于现代IT设备可能非常不利。

所以,只有在成本可接受的方式下,可以控制室外空气的负面特性时,才能够使用直接自然冷却。

允许室外空气进入数据中心之前,必须进行过滤 — 该过程可能代价不菲。如果室外空气太冷,来自数据中心的一定比例的热空气必须与冷空气混合,以向IT设备提供可控的、经过调节的空气。数据中心的气流理设计控制系统在设计上必须能够确保这一点。如果室外空气太热,需要采用额外的机械制冷。因此,在年均气温非常高的地方,直接自然冷却可能不是一个可行的选择。

空气湿度是另一项挑战。尽管服务器只是机器,但是它们实际上不喜欢过干或过湿的空气。空气加湿或除湿措施可能代价极高也极其复杂。

而且,一些地方的法律间接禁止使用直接自然冷却,因为出于安全因素考虑,建筑外墙不允许出现较大的开孔。
所以,我们可以看出,如果现场的条件要求必须采取其它代价高昂的措施,就应该正确全面地看待这些主要优势。

 

 

间接自然冷却 
使用间接自然冷却时,窗口保持关闭。具备所有不利特征的室外空气无法进入数据中心,不得不留在户外。间接自然冷却不存在上述直接自然冷却的所有可能的不利条件。但是可惜的是,间接自然冷却比直接自然冷却的效率低,因为数据中心内的空气和室外空气之间必须始终进行至少一次热传递。需要至少一个热交换器,这就意味着损失效率。
间接自然冷却提供单级或双级系统。

单级间接自然冷却系统
单级间接自然冷却系统使用空气/空气热交换器来传输热量。通过空气/空气热交换器循环和传递数据中心内的空气。通过外部的空气/空气热交换器输送室外空气。另外,室外空气太热时还需要使用一个机械制冷系统。单级间接自然冷却系统占用大量空间,因为相对于制冷量而言,以及与闭合回路空调装置中的热交换器相比,空气/空气热交换器体积大得多。此外,因为必须向空气/空气热交换器输送大量室外空气,需要在建筑外墙上开大孔。

 

 

双级间接自然冷却系统

与单级版本相比,双级间接自然制冷系统的占地面积明显较小,但是后者使用两个热交换器工作,效率略低。在第一个热交换器中,来自数据中心空气中的热量被传输至液体中。然后通过较薄的管道输送至室外,经由第二个热交换器释放到室外空气中。通过第二个热交换器时会再次失去部分效率。机械制冷单元也是系统的一部分,仅在室外温度较高时作为自然冷却的补充。如果室外非常热,将通过机械方式提供全部制冷。

 

 

 

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关于作者

关于作者

Benjamin Petschke 1969年出生于德国。完成物理专业学习之后,他于1996年加入STULZ,随后分别担任过研发部、出口和市场部的不同职位。Petschke先生在数据中心制冷行业拥有19年以上的丰富经验,擅长数据中心制冷设计、节能和声学问题。

他与欧洲委员会联合研究中心密切合作,编写《数据中心行为准则》的《最佳实践》一节,最近与德国DKE合作制定DIN EN 50600,信息技术 — 数据中心设施和基础设施。

Petschke先生创作出版了关于数据中心制冷最佳实践和使用动态控制逻辑实现间接自然冷却等主题的《白皮书》。

 

 

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