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IT配线间和小型机房的制冷策略(下)

日期:2022-10-21

本期我们继续学习另外两种配线间制冷方法,并了解UPS对配线间制冷系统的影响以及有效风机辅助通风的特性~

 

④舒适性制冷:热量可由舒适性制冷系统排出

 

许多楼宇具有现有的空调系统或组合供热的空调系统,用以为人员创造舒适的环境。这些舒适性制冷系统通常有空气输送管道。与在增加新办公室或机房时加装导管一样,通过对配线间加装导管以利用该系统似乎是个好办法。然而,简单增加导管很少能够解决配线间制冷问题,而且经常会适得其反。

舒适性制冷系统采用循环开闭方式。通常的控制机制是将温控器置于区域内的某处,而非配线间内。对于装有IT设备的配线间之类的小空间,这意味着温度在制冷系统开启时将降低,关闭时则升高。这将导致温度的显著摆动,实际上会对IT设备造成比持续性较高温度状况更严重的压力。

 

此外,舒适性制冷系统的最优方法要求在工作日夜间和周末提高温度设定点,以帮助节电。有些实际上就是完全断电。如果配线间仅仅是一个较大区域的一部分,配线间的平均温度通常将升高,其增量等于温度设定点的增量。如果只是简单地增加管道,决策者就必须要在夜间和周末浪费电能与配线间内温度摆动状况更糟之间做出选择。

为了使用楼宇舒适性制冷系统对配线间制冷,所述的配线间必须设在一个专用区域内,该区域应具有其自有的选型适当的供风和回风导管、终端机组(即风机盘管、VAV箱)和控制件(即温控器),这种方法并不实用。

 

增加专用配线间区域的挑战包括:

 

1

须确保向VAV(变风量)箱供风的供风管内静压力足够且恒定,特别是在楼宇空调系统工作最多的炎热夏季更是如此

2

非常低的功率密度能力,多数舒适性制冷系统按设计提供43–54W/m2(4–5W/ft2)的制冷量,即相当于每台机柜150W(假设每台机柜占地3m2)

3

缺乏可扩缩能力

4

实施成本高

 

此外,中央制冷系统也是主供热或补充供热系统的组成部分。在这种情况下,所安装的用以保持配线间凉爽的供风管将在冬季向空间内供热。这是绝对不合适的。

对楼宇空调系统进行分接以对IT配线间制冷的方式通常并不合适。如果导管系统已经存在,则应将其拆除或切断,并以本系列文章所述的其他方式之一加以取代或补充。

 

⑤UPS对配线间制冷系统的影响

 

控制配线间温度的最有效方式是安装专用配线间空调设备。然而,专用空调比采用被动或风机辅助通风要昂贵且复杂得多,只能在必要时采用。

 

通常,当配线间内的功率水平超出约2000W(对于关键配线间)或4500W(对于非关键配线间)时,推荐采用专用空调设备。在确定功率时,重要的是要参照IT厂商提供的详细功耗规范,确定IT设备的具体配置的功率水平。通常具体设备的实际取用功率会远低于背板上的“铭牌”额度功率,正确的决定可以为制冷解决方案节省相当数量的开支和复杂度。例如,背板铭牌额定功率为5–6kW的可配置路由器在常见的用户配置中实际仅取用1–2kW的功率。在这种情况下,正确的决定可以免除对一台空调机的需求。

 

即使在表面看来通风是技术上可行的替代方案,也存在专用空调机更为适合的情况。这些情况包括:

 

1

配线间之外的通风空气含有显著的灰尘或其他污染物

2

配线间之外的通风空气存在过大的温度摆动

3

租约或装修等实际限制条件使其无法加装通风导管

 

在这些情况下,采用楼宇环境空气进行通风并不是一种可行的替代方案,唯一实用的方式就是专用空调设备。当确定要在配线间或小型机房内采用空调设备时,还存在许多不同类型的备选空调设备。

 

对给定配线间设施选择合适类型的专用空调机,这主要由楼宇限制条件确定,可遵循图8所示的简单流程图完成。

 

图8 专用空调机选型

 

UPS对配线间制冷系统的影响

 

 

在配线间内采用小型分布式UPS系统是确保业务连续性的常见且推荐的方式。UPS系统可选型为对配线间IT负载提供短时备用供电,或者可选择UPS实现更长的备份时间(即超过1小时)。在任何一种情况下,UPS所形成的热负载通常要远远小于IT负载,可以放心地将其忽略。

 

在安装UPS时,IT设备将继续在断电时发热。因此制冷系统必须继续运行。如果UPS的备用时间少于10分钟,则配线间内空气和墙壁表面的热质量将使温度保持在合理限度内,无需采取任何预防措施。然而,如果UPS按设计需提供超过10分钟的运行时间,则制冷系统在此期间必须继续运行。这意味着如果采用风机辅助通风或空调,风机或空调机必须由UPS供电。在UPS选型中必须考虑风机或空调机的功率需求。对于风机辅助通风,这并非重要的问题,但对于空调机,就需要大得多的UPS和蓄电池(经常是空调机标称额定取用电流的4–6倍,以应对压缩机突入电流)。这是只要可能即以风机辅助通风取代配线间空调的另一个原因。

 

避免专用空调机组以UPS供电的一种实用且低成本的替代方式是安装一套风机辅助通风系统,作为对专用空调机的备份。理想情况下,发生断电时风机系统将启动,为机房提供一定程度的空气交换,而此时专用空调机停止运行。在电力(以及空调,应具有自动重启动功能)恢复时,风机辅助通风系统将恢复断电。

 

 

有效风机辅助通风的特性

 

根据以上讨论可以明显看出,配线间内过热是一项合理的关切,只要可行,即应优选采用更简单的被动或风机辅助通风解决方案。尽管用户在通风系统设计时有许多市售组件备选,同样还有专门针对配线间制冷设计的特征化套装解决方案。表2给出了用户可望在配线间通风系统内见到的特性。

 

表2 通风系统特性和优势

 

图9中示出了满足以上要求的一种风机辅助通风机组的示例。

 

图9 配线间风机辅助通风机组

 

结论

 

对于多数IT配线间,通风是最为有效且实用的制冷策略。设计和实施得当的被动通风系统对于较低的功率水平有效。对于功率更高的装有VoIP路由器或服务器的配线间,推荐采用风机辅助通风。

当关键配线间的配线间功率水平超过2000W(非关键配线间为4500W)时,或配线间外的环境空气热、不可控制或有污染时,适合采用专用空调。不推荐采用现有舒适性空调系统进行配线间制冷,因为这样几乎必然导致配线间温度的宽幅波动。

 

本系列文章给出的准则有助于选择合适的配线间制冷解决方案。专门针对IT配线间设计并特征化的通风系统的出现使选型过程得以简化,并可进行标准化配线间制冷解决方案的实施。

 

本系列文章介绍的制定配线间制冷规范的改进方法理论及实际应用到这里就结束了,学习结束后相信您对IT配线间和小型机房的制冷策略有了一定的了解,希望能够帮助您在选择IT配线间规划时提供一些理论上的参考!

 

往期回顾 

IT配线间和小型机房的制冷策略(上)

IT配线间和小型机房的制冷策略(中)

 

 


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