了解数据中心温度指南

标签:数据中心

访客:11739  发表于:2016-05-23 11:31:01

日前,数据中心行业媒体《数据中心前沿》的瑞茨·米勒,Compass数据中心的克里斯·克罗斯比,DLBAssociates公司的唐·贝迪,以及DataCenter Knowledge叶夫根尼·斯沃瑞德科就数据中心的温度指南展开了热烈的讨论,并围绕3月17召开的数据中心世界大会所提出的90.4标准进行讨论。

了解数据中心温度指南

需要注意的是,虽然紧随其后的是行业的TC9.9数据中心温度的准则,这只是对数据中心内部环境的工作范围的建议,却是非常重要的,他们不是一个法定标准。美国采暖、制冷与空调工程师学会(ASHRAE)还发布了很多标准,如“节能标准的建筑物-除了低层建筑”90.1标准,这个标准已被许多国家和地区建设主管部用作参考。在2010年之前制定的90.1标准几乎没有涉及数据中心。2010年修订后列入了90.1标准,并对数据中心冷却系统的高度规范进行了强制规定。这涉及许多数据中心的设计者和经营者,特别是灵活运用多种旨在最大限度地减少制冷的能源前沿的冷却系统的互联网和社交媒体网站。这些设计打破了传统的数据中心的冷却设计,并有可能与90.1的规定要求相冲突,从而限制了技术创新和更先进的数据中心设计的快速发展。我们将在标准部分更详细地考察90.1和90.4。

能源使用效率(PUE)

虽然PUE值度量的原始版本变得广为人知,但还是受到一些批评,因为“电力”(KW)可以是一个时间点的瞬时测量值,而一些数据中心设施声称其PUE值很低,这是因为可以在最冷的一天,在冷却电力最少的时候进行的功率测量。2011年更新到PUE第二个版本(其重点是数据中心年度能源值,而不是电力)。

修订后的2011版也被ASHRAE,以及美国EPA和DOE各机构所认可,成为了能源之星计划的基础的一部分,并且成为全球公认的指标。它定义了四个类别的PUE(PUE0-3)和测量的三个具体点。许多数据中心在指定测量的点上没有测量电能的仪表,为了解决这个问题,PUE0类仍然是基于电力来衡量所需要的最高功率消耗,通常在温暖的天气进行测量(这个PUE最高),而不是在寒冷的天气(最好的情况)中进行测量,这样可以避免错误的PUE值。接下来的三个类别的PUE是基于年度能量(千瓦时)。特别PUE1类(PUE1)中指定的UPS输出是测量PUE的最广泛使用的点。并测量PUE2点(PDU输出)和PUE3点(IT柜),这样可以更加准确地表示实际IT负载的测量方法,但更难实施,并且成本更加昂贵。(见图表)。


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绿色网格组织明确指出,PUE度量的目的不是为了比较数据中心,其目的只是提供一个跟踪数据中心能源变化基准,帮助数据中心提高自身效率的方法。使用在90.1-2013建筑标准法规遵从强制性PUE,并提出ASHRAE90.4数据中心能效标准,这可能与其预期的目的相冲突。该问题也在ASHRAE标准部分进行更详细地讨论。

了解温度参考

为了讨论不断变化的工作温度,重要的是要检查干球,湿球和露点温度的差异。

(1)干球

“干球”温度计(模拟或数字)是在IT设备的工作范围的说明书中引用的最常用类型的温度计。其读数不受空气湿度的影响。

(2)湿球

与此相反,也有一个“湿球”温度计,其中“湿球”(或感测元件)覆盖有一个水饱和材料(如棉灯芯),而空气流动以一个标准化的速度进行蒸发,并冷却温度计“湿球”(一个称为阿斯曼干湿表装置)。空气中的水分含量直接影响到蒸发率和相关的降温效果。其结果是,在100%相对湿度的空气是饱和的,在芯中的水不会蒸发,并与干球温度计读数相等。然而,在较低的湿度水平的干燥的空气中,芯中的水分会更快蒸发,导致“湿球温度计”的读数比“干球温度计”低。湿球温度通常是用来计算冷却单元的容量(与潜热负荷有关的一个参考资料。即冷凝),而“干球”的温度被用来指定合理的冷却能力。湿球温度也被用于工程的外部热抑制系统,如蒸发冷却塔,或绝热冷却系统的性能。然而,对于非蒸发系统,如流体冷却器或冷凝器的制冷剂,则使用干球温度。

(3)露点

露点温度是指水蒸气达到饱和点(100%相对湿度)的点。这种温度变化,其效果通常可以看到当一个物体上的冷凝形式比露点温度更冷。这是IT设备的一个明显的问题。当审查共同IT设备的操作规范,但是应该指出的是,湿度范围被指定为“非冷凝”。

考虑露点也成为解决和减少潜热负荷对冷却系统影响的重要因素,如典型的CRAC/CRAH单元的冷却盘管都运行在低于露点,因此除湿冷却时,这就要求加湿系统使用更多的能量来代替冷却盘管除去水分。新的冷却系统可以通过实施露点控制来避免这种双重的浪费。

推荐与允许温度

截至2011年,“推荐”的温度范围内保持在64.4~80.4华氏度之间(18~27摄氏度)不变。虽然新的A1-A2“允许”的范围让许多IT行业和数据中心设施人员为之惊讶,而A3和A4的温度更是达到了真正令业界震惊的上限范围。


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虽然这意味着提供更多的信息和选项,新的扩展“允许”数据中心指南则表示对于数据中心运营商来说有着复杂的决策过程,以试图平衡需要优化效率,降低总拥有成本,解决可靠性问题,并提高性能。

温度测量-房间与入口

如在温度指南的简要说明,“房间”的温度最初是用作测量的基础。然而,“房间”温度从来没有真正有意义的,因为温度可能在不同地区差别很大。幸运的是,在2008年,有一个在温度计量说明了这个重要的但往往被忽视的变化。第2版中引用的“空气进入IT设备”的温度。这强调需要应对更高的IT设备功率密度,了解和解决空气流通管理问题,并提供冷通道/热通道柜布局建议。

在这2012年的指南中,对监测温度在冷通道的位置也有更多的建议。这些还包括放置在机柜内的传感器,每个机柜的位置和数量的传感器(根据机柜的功率密度和IT设备)。虽然这对监控温度提供了更好的指导,却很少有管理者对冷通道进行温度监控,比监控机架要少得多。此外,它没有直接解决如何控制IT硬件的进气温度的问题。

ASHRAE和NEBS环境规范

虽然ASHRAE热指南已在数据中心众所周知,电信行业在创建环境参数之前发布发第一版2004tc9.9。NEBS环境规范提供了一组本地交换机的物理、环境参数,并且电话系统运营商提出了交流电气的要求。NEBS规范经过演变和多次修改,其所有权已改为重组的电信企业。然而,该规范和其前辈有效地定义了标准,以确保美国电话系统的可靠设备运行超过一百年。

事实上,NEBS规范也在ASHRAE温度指南中引用。引入“推荐”温度范围64.4~80.6华氏度(18~27摄氏度),就在原来的tc9.9指南存在,该热准则被扩展到相同的值。更有趣的是,在2011年,新TC9.9规格A3与长期存在的NEBS41-104F的允许温度范围相匹配。但是,这对大多数数据中心运营5%-85%RH的NEBS容许湿度范围有所影响。在ASHRAE温度指南的相关说明指出:“普遍接受的电信业务中,主要地区服务提供者已经关闭了基于研究的几乎所有的加湿设备。”

修订后的低湿度范围和静电释放风险

2015年完成的TC9.9静电放电“ESD”的风险研究,发现较低的湿度没有显著提高伤害ESD的风险,只要维护IT设备时,正确地使用接地措施。据预计,在2016年版的温度指南将扩大容许的低湿度水平,相对湿度下降到8%。这将会显著节约电能,由于不再需要使用加湿系统进行不必要的提高湿度。

*NEBS脚注:NEBS(以前称为网络设备构建系统)目前归Telecorida公司所有,其前身是贝尔通信研究所或贝尔维护公司。而电信研究和发展公司是美国电话和电报公司(AT&T)分拆的一部分。

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