高密度發(fā)熱數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)技術解決方案PPT課件

Solutionsforhotspotindatacenter數(shù)據(jù)中心熱點解決方案 ChenYunshui陳云水AirsysRefrigerationEngineeringTechnology Beijing Co Ltd 阿爾西制冷工程技術 北京 有限公司 Really 真實情況是什么 Isthehotproblemreallysoserious 熱問題真的如此嚴重嗎 內(nèi)容 數(shù)據(jù)中心熱密度發(fā)展史 數(shù)據(jù)中心高熱密度實際狀況 熱點 與 熱區(qū) 的概念 熱點與熱區(qū)應區(qū)別對待 1 熱點形成的原因 當前熱點解決方案及其缺點 2 3 4 5 6 高熱密度到底有多高 熱問題并不是 高熱密度 ONSPOT熱點空調(diào)機 ONSPOT熱點空調(diào)機的類型 總結 7 8 9 10 11 CONTENTS Historyofhighheatdensityofdatacenter Realstatusofoverheatindatacenter Conceptof hotspot hotarea Differenttreatmentsforhotspotandhotarea 1 Whyhotspot Currentsolutionsandshortages 2 3 4 5 6 Howhighisthe highheatdensity Mainproblemisnothighheatdensity ONSPOTAIRCONDITIONER TypesofONSPOTunit Summary 7 8 9 10 11 數(shù)據(jù)中心高熱密度解決方案歷史 從2000年前后開始 由于數(shù)據(jù)中心電子設備發(fā)熱量快速增加 不斷有人提出數(shù)據(jù)中心高熱密度問題 越來越多的解決方案也被提出來 同時隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展 數(shù)據(jù)中心的規(guī)模越來越大 發(fā)熱量也越來越大 因此 所謂的 熱問題 也越來越嚴重 參見下圖 Thehistoryofhighheatdensityofdatacenter 數(shù)據(jù)中心熱密度發(fā)展趨勢 Reallysohighdensity 熱密度真的這么高嗎 Heatdensitytrendsindatacenterequipments 90 ofdatacenter OverheatexistedVerycoldatthesametime Afteralotofsurveytothedatacenter 數(shù)據(jù)中心實際過熱情況 Realstatusofoverheatindatacenter 經(jīng)過大量調(diào)查 90 以上數(shù)據(jù)中心存在過熱然而 同時感覺到非常冷 Hotspot thehotspaceformedbyseveralcabinetswithoverheatHotarea thehotspaceformedbymorecabinetswithoverheat熱點 由少數(shù)幾個過熱機柜形成的范圍較小的偏熱區(qū)域熱區(qū) 由較多相互靠近的過熱機柜形成的范圍較大的偏熱區(qū)域 熱點 與 熱區(qū) 概念 Hotspot Hotarea Conceptof hotspot hotarea HOTSPOT HOTAREA熱點 熱區(qū) 熱點和熱區(qū)應區(qū)別對待 Differenttreatmentsforhotspotandhotarea Whyhotspot 為什么會出現(xiàn)熱點 BadairdistributionElectr devicesnoteveninstalledincabinetPeakloadofequipment氣流組織不好機柜內(nèi)部結構不當或元器件分布不均設備高峰負荷集中 制冷能力不足不是主要原因Theinsufficientcoolingcapacityisnotthemaincause Detailfollowed詳見后面 Actuallynotthein sufficientcoolingcapacityofPACDueto ColdaircannotbereachedtohotplaceSlowairsupplyspeedObstaclematerialinthewayofairsupplyairHighairflowresistanceinthewayofairsupplyLowairsupplypressurePlaceofsupplyairgrillisnotcorrectAirvolumeisnotmatchedwiththeloadofservercabinet Badairdistribution機房氣流組織不好 出現(xiàn)熱點 并不是因為機房空調(diào)機的制冷量不足是因為 冷風不能送到熱點位置或熱點位置冷風量不足送風速度過低送風通路上有阻礙物送風通路上空氣阻力過高送風風壓不足送風格柵的位置不合適送風量與機柜的熱負荷不匹配 機柜內(nèi)電子元器件不均勻 LowerdensityofE devices HigherdensityofE devices Electr devicesnoteveninstalledincabinet Peakloadofequipment通信高峰 Peakcommunication Whenitisatthepeaktimeofcommunication theheatgeneratedbyserverishighbecauseoftoomuchcalculation在通信高峰時段 服務器會產(chǎn)生更多的熱量 因為此時的計算工作量大 Internalstructureofcabinet設備內(nèi)部結構 ToomanydevicesinthecabinetUn evendistributionofdevicesUn evenheatloadofdevicesInsufficientairvolumecapacityofinternalfans Highdevicesdensity Insufficientairflow 機柜內(nèi)部元器件太多元器件分布不均勻各元器件負載不一致機柜內(nèi)部風機風量不足 Currentsolutionsandshortages當前方案及缺點 Reducethetemp ofdatacenterInstallmoreaircons Dispersetheheatload降低數(shù)據(jù)中心機房溫度新增機房專用空調(diào)機分散過熱機柜的負載 常規(guī)機房控制溫度為 24 經(jīng)常被降低到 20 18 或更低 機房溫度降低1 空調(diào)機的制冷效率會降低2 3 甚至更多 同時 其制冷量會降低3 5 不但如此 這還會引起空調(diào)機不必要的除溫和加溫 如果機柜內(nèi)部進一步過熱 這種方法就不可行了 因為機房溫度過低時 空調(diào)機制冷盤管會結霜 降低機房的溫度 容易方便但不節(jié)能 機房控制溫度 EER能效比 24 機房溫度降低 能耗增加 20 Normalcontroltemp ofDC 24 Itisoftenbereducedto20 or18 orevenlowerbyadministratorofDC Whentheroomtemp isreducedby1 thecoolingefficientofairconditionerwillbereducedby2 3 orevenmore andatthesametime thecoolingcapacityofACwillreduceby3 5 furthermore therewillbemoreun necessaryhumidifyinganddehumidifying Iftheoverheatofcabinetgoesworse thiswaywillnotwork becausethecontroltemp ofDCcannotbereducedfurthermoreduetofrozenonthecoilofAircon Reducethetemp ofdatacenter EasyConvenientButenergywaste Controltemp ofDC EER Normalcntrl Temp Ccntrl Temp forhotDC Powerconsumptionat24 Powerconsumptionat20 Controltemp decreasing Energyconsumptionincreasing Installmoreaircons 添加空調(diào)機 Anyway thiswillleadtoabiginvestment 這種方法的投資很高 還不一定能解決問題 Someuserthinkaboutsimplythattheoverheatiscomefrominsufficientcapacityofairconditioner so installmoreairconditionerforthedatacenter Insomecases itworkswhentheairconditionerisinstalledatagoodpositionandthecoldaircanbesuppliedhotposition Manycases itdoesnotworkwell 某些用戶簡單認為出現(xiàn)過熱是因為空調(diào)機冷量不足 所以就添加空調(diào)機 某些情況下 當空調(diào)機的安裝位置合適 冷風可以直接送達過熱位置時 這種方法有效 將負荷分散 當某個機柜出現(xiàn)過熱時 有經(jīng)驗的用戶會將該機柜內(nèi)部的設備分開安裝到其它發(fā)熱量較小的機柜這種方式很有效 不過 有較大的拆 裝工作量當相關元器件不能分散 必須安裝在一個機柜內(nèi)部時 這種方法就不能使用了 Dispersetheheatload Thedeviceswithhigherheatloadiscentralizedin1cabinet Thedeviceswithhigherheatloadisdispersedtomanycabinets Whenthereisacabinetoverheated theexperienceduserwilldispensetheheatloadtomanycabinets thatistosay movetheelectronicdevicesintheoverheatedcabinettoovercabinetwithlowheatload Thismethodsworks but therearealotoflaborworksfordismantling assemblingandrelatedexpenses More sometime thismethodscouldnotbecarriedout becausesometimes allthecomponentsorserversmustbeinstalledatasamecabinetfortheneedsofmanagement 出現(xiàn)過熱現(xiàn)象時 機房管理人員會同相關專業(yè)人員商量 有經(jīng)驗的設計師 安裝人員在現(xiàn)場考察之后 會推薦這個方案 應該說 這是一種好的方案 調(diào)整空調(diào)機的位置 調(diào)整氣流分布后 問題可以解決 優(yōu)化空調(diào)機的安裝位置 相關工作和費用 重新安裝風管 水管 制冷劑管路重新接線 調(diào)試注意事項 費用仍較高較長的施工周期某些時候 此方案不可行 Whenthereexistshotspot theadministratorofDCwillconsultwithairconditioningsupplier Theexperienceddesigners installationpeopleswillputforwardthissolutiontouseraftersurveyingtothedatacenter Itshouldbeconfirmedthatthisisagoodsolution Theairflowdistributioncanbeimprovedandtheoverheatcanbeeliminatedbythismethod Worksandexpenses Re pipingforairduct waterpipe refrigerantpipesIssues HigherexpensesLonginstallationengineeringdurationMaynotbepossibletocarryoutsometimes OptimizetheinstallationpositionofAC Accurateairsupplyorreturn精確送風或回風 Thisisaverydirectsolution MakethecoldairfromACdirectlybesuppliedtothehotpositionorhotairreturnedfromhotposition Issuesandconsiderations AirpressureofACshouldbehighenough ifnotso afaninairductisneeded thisisthemostcases NobackupofACHighinvestmentNeedbigspaceforairductinstallation 這是一種非常直接的方案 將冷風直接從空調(diào)機的出風口送到過熱位置或者將過熱位置的熱空氣抽走到不過熱位置注意事項 空調(diào)機的風壓必須足夠 必要時在風管上安裝風機 一般都需要 要注意空調(diào)機有停機的時候投資高風管安裝的工作量大 空間占用多 Buildnewmachineroom新建機房 Thisisanextremewaybutalsopopularone Manyun necessarynewmachineisbuiltupbecauseofheatproblem Accordingtoourviewpoint mostofthecases thenewmachineroomisnotnecessarytobuild Exceptthatthereisanotherbigreasonbesidesofhotproblem 這是極端的做法 卻也是比較普遍的做法 因為熱問題而興建了許多不必要的新機房 根據(jù)我們的觀點 多數(shù)情況下 這些新機房是不需要建造的 除非有其它熱點問題之外的大原因 Howhighisthe highheatdensity 1 熱密度到底有多高 Overheatedcabinet Highheatdensitycabinet Superhighdensitycabinet所謂過熱機柜是指高熱機柜以及超高熱機柜 Howhighisthe highheatdensity 2 熱密度到底有多高 Weshouldpaymoreattentiontothe highdensitycabinet Weshouldusedifferenttreatmentsforhighdensityandsuperhighdensitycabinet 由于高熱機柜占大多數(shù) 所以 我們應將更多的注意力放在高熱機柜 并且對超高熱機柜與高熱機柜采用不同的處理方法 主要問題并不是高熱密度 熱點 高熱密度 我們所談論的高熱密度只是一個表面現(xiàn)象 并不是真正原因 真正的問題是 熱點 實際之中 我們大多情況下談論的所謂 高熱密度 問題實際上是 熱點 問題 關鍵原因 Mainproblemisnothighheatdensity Hotspot Highdensity Highheatdensityisasuperficialphenomena nottherealcauseTherealissueisthe hotspot Mostly whatwetalkedisactuallythehotspotproblem KeycauseRootcause Anairconditionerspeciallydesignedforhotspotindatacenter CauseofhotspotTypeofhotspotAirdistributionororganizationFeatureEasyuseEasyinstallSmalldimensionsLightweightFlexiblePlug play Themostsimplifiedandcorrectwaystosolvehotproblemindatacenter這是解決數(shù)據(jù)中心熱問題的最簡單直接和最正確的方法 ONSPOT熱點空調(diào)機 這是為數(shù)據(jù)中心熱點而特別設計的空調(diào)機熱點形成的原因熱點的類型氣流分布和組織產(chǎn)品特點容易使用容易安裝尺寸小重量輕靈活即插即用 ONSPOTAIRCONDITIONER 機柜的進風由ONSPOT預冷到14 16 這樣機柜的出風就降低到28 30 這樣機柜的過熱現(xiàn)象就消除了 WorkingphilosophyofONSPOT工作原理 過熱機柜的進出風溫度 當過熱機柜進風口安裝ONSPOT空調(diào)機時 冷凝熱以較高速度送到不過熱的地方 Cabinet Cabinet Theenteringairispre cooledto14 16 so theleavingairtemp isreducedto28 30 andtheoverheatofthecabinetisremoved WorkingphilosophyofONSPOT工作原理 Enteringandleavingairtemp ofoverheatedcabinet AnONSPOTairconditionerisinstalledinfrontofanoverheatedcabinet Condensationheatisblowtoaplacefarawayfromhotspot Cabinet Cabinet 以客廳中的冰箱為例 在客廳中安裝了一臺分體式空調(diào)機與一臺冰箱分體機制冷量 5200W冰箱熱負荷 100W 約為空調(diào)機制冷量的2 1個常規(guī)小型數(shù)據(jù)中心的面積約為 150m2其總熱負荷為 120kW一般情況下會配置 180kW制冷量的機房專用空調(diào)機ONSPOT工作時的熱負荷為 1 1kW如果有5個熱點 安裝5臺ONSPOT 則其總熱負荷為 5 5kW 只有機房空調(diào)機總制冷量的3 3 如果增加到10個熱點 使用10臺熱點空調(diào)機 也只引起11kW的熱負荷 占空調(diào)機制冷量的6 6 由于ONSPOT并不是連續(xù)運行 其實際總熱負荷較低 只有上述計算值的70 左右 由此可見 ONSPOT工作時的熱負荷可以忽略不計實際上 我們使用其它方法消除熱點時 所引起的附加熱負荷比ONSPOT均要高一些 ONSPOT空調(diào)機增加機房熱負荷嗎 Youmayask TheONSPOTairconditionerisinstalledinsidedatacenter DoestheONSPOTairconditionerincreasestheheatloadtodatacenter Orwillitmakemoreoverheat No Neednottothinkaboutthisissue Forexample ThelivingroomwithasplitairconditionerandarefrigeratorTheaveragecoolingcapacityofSplitAC 5200WTheaverageheatloadofrefrigerator 100W around2 ofcoolingcapacityofsplitAC Let scomparewithONSPOTindatacenterAnormalsmalldatacenter 150m2with120kWheatingloadand180kWprecisionAC TheheatingloadofanONSPOTis1 1kWIfthereis5hotspots wewilluse5ONSPOTunits thetotalheatingloadis5 5kw whichis3 oftotalcoolingcapacityofPAC Ifthereis10hotspots wewilluse10ONSPOTunits thetotalheatingloadis11kw whichis6 oftotalcoolingcapacityofPAC BecausetheONSPOTwillnotberunningcontinuesly thetotalheatingloadofONSPOTwillbelowerthanabovecalculation around70 Besides ifyouuseothermethodstoremovethehotspot itmayproducemoreheatloadtothedatacenter PleaserefertotherelativewhitepapersofAirsys DoesONSPOTincreasestheheatloadtoDC 許多用戶采用降低機房溫度的辦法來解決熱點問題 然而這種方法會導致高能耗 如果使用ONSPOT機組 不但不需要降低機房的溫度 還可以升高機房的溫度 從而節(jié)約大量的空調(diào)電能消耗 Manyuserswilldecreasetheroomairtemp indatacenterifthereisahotspot Butthiswillleadtoahigherenergyconsumption becausewhenairtemperaturegoesdown thecoolingefficiencyofairconditionerwillgoesup IfyouuseONSPOTunits youwillnotonlyneednottodecreasetheroomtemperature butalsoincreasetheroomtemperature say 28 andget10 aroundenergysaved ONSPOT節(jié)能ONSPOTSAVESENERGY Energyconsumptionratiocurve能耗比例曲線 名義工作點Nominalworkingpoint Manyuserswilldecreasetheroomairtemp indatacenterifthereisahotspot Butthiswillleadtoahigherenergyconsumption becausewhenairtemperaturegoesdown thecoolingefficiencyofairconditionerwillgoesup IfyouuseONSPOTunits youwillnotonlyneednottodecreasetheroomtemperature butalsoincreasetheroomtemperature say 28 andget10 aroundenergysaved ONSPOTSAVESENERGY Energyconsumptionratiocurve Nominalworkingpoint 應在數(shù)據(jù)中心機房配備數(shù)臺ONSPOT產(chǎn)品 出現(xiàn)熱點時 將熱點空調(diào)機移到熱點位置 接上電源 熱點就消除了 就像滅火器一樣 SeveralONSPOTshouldbepreparedandbackedupindatacenter Ifthereisahotspotoc