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明导科技选择蒙特Oasis™ IEC系统,为数据中心高效运作保驾护航

明导科技公司(MGC)拥有世界领先的电子设计自动化(EDA)技术。此前MGC决定把旗下几个小型数据中心合并成一个更大的数据中心,以提高效率并满足不断增长的需求。这个最新最先进的数据中心坐落于公司总部所在的俄勒冈州威尔逊维尔,在波特兰市区以南约18英里。

MGC在世界各地建有多个数据中心投入运营,其设备工程师队伍对多种节能设计策略均有丰富经验,并总结出了设计中需要注意三个关键层面,这些关键设计能使效率最大化、冷却成本最小化(风机能耗、热通道封闭、最小限度使用机械制冷)。

“在过去,数据中心制冷设备的气流和温度类似于空气调节设备,所以我们选择了空调来满足制冷需求。到了今天,服务器与人体的空气调节需求已经非常不同了,所以空调设备不适宜在数据中心的环境里正常运转,”MGC的关键基础设施技术员约翰•沃兹尼亚克(John Wozniak)表示,“现在服务器进风口的温度要求与人体的通风条件还是类似的,但服务器排风的温度其实截然不同(会热得多)。我们采用的方法是在服务器周围进行专门设计,但同时也让人感到舒适。由于这种方法没有先例,我们便很大程度上依靠自己开发的FloVENT CFD建模软件来开发设计。”

蒙特Oasis™

MGC的工程师队伍利用自己公司的CFD软件和内部技术来对空气分配系统进行建模和优化。

MGC选择了装有内置电子整流(EC)变频排风机的烟囱式服务器机柜。机柜与回风管相连,能良好的将高温服务器的排风密闭,使其全部回收至屋顶的空气处理器。虽然烟囱式机柜的运行成本高于其他热通道封闭方式,但是这种方式便于加装成本更低的送风管道。针对这个项目,屋顶空气处理器的送风管道向下通至室内天花板,每个管道末端只装有小型散流器。

烟囱式机柜的变频排风机能够随服务器负载变化而加速或减速,维持机柜排风管内的微负压,从而封闭排出的热风。由于服务器排出的热风能够良好地封闭在排风管内,MGC公司便能把室内的设定温度提高到72-74℉(22.2-23.3℃),制冷设备运行效率因此随之提高,辅助性的机械冷却设备也随之缩小规模。

经过对大量不同制冷系统在方法、布局和制造商层面的评估,MGC最终决定采用蒙特生产的屋顶空气处理机组。安装于屋顶的机组能够节省数据中心内部空间,最大程度将数据中心内部的面积用于安装新型IT设备,也更适合与最终选用的充斥式室内送风系统配合使用。

蒙特Oasis系列空气处理器也被选用于该项目,并遵循间接空气侧节能原则(IASE),即通过一个空气-空气热交换器,利用室外的冷空气将数据中心的循环气流中的热量带走。采用这种方法会形成完全分离的两股气流。其一是数据中心内部的循环空气,这股空气进入空气处理器时往往是带有服务器热量的热空气,必须先进行冷却才能送回室内。其二是室外空气,一般称为清道夫空气。这股气流通过独立的变频风机从热交换器的另一侧吸入,目的是把室内再循环空气的热量带走。在此IASE系统中,只有少量新风进入数据中心以达到适当的新风和维持正压需求。由于冷却机组只从再循环气流中带走热量,因而不会影响室内湿度水平;相比直接的空气侧节能设计,引入环境空气污染物影响服务器运行的风险也相应大大降低。

蒙特的聚合物管式热交换器所选择的聚合物材质具有高效性、耐腐蚀性以及弹性聚合物材质特有的抗结水垢特性。在环境温度不高于40℉(4.4℃)时,Oasis数据中心机组通常运行在干模式,在更温暖的环境条件中则会开启湿模式,即间接蒸发冷却模式(IEC)。在IEC模式下,下方全焊接不锈钢水池中的水将向上输送到热交换器顶部,然后在重力的作用下,流过聚合物管的外表面后回到水池中,从而循环使用。室外的清道夫空气经过管道外表面,使水分蒸发,增强管道内部流动的热空气向外排热。只有在更高的湿球温度条件下,即湿球温度高于68-70℉(20-21.1℃)时,才需要机械制冷补充冷量,以达到72-74℉(22.2-23.3℃)的目标送风温度。额外的制冷盘管通常仅需进行几度的冷却,即可实现辅助制冷并达到设定值。MGC选择了风冷冷水机组和安装于蒙特空气处理器中聚合物管HX的下端的冷冻水盘管。作为机械制冷补充冷源,蒙特空气处理机组经过优化,可实现风机和换热模块的最优性能。对再循环气流(送风)的处理而言,项目采用了直连式通风机,并装有EC电机(变速),每个风机的进气口装有止回阀。

风机阵列设定风扇的N+1冗余。送风机马达只向回风管提供微负压。该设计目的初衷是使空气处理器内送风机的空气流量能够精确匹配机柜排出的空气流量,并实现冷却空气循环最优化运行,这节能型数据中心唯一最大的耗电部分。

蒙特提供的空气处理器于2012年7月交付使用,此后不久便投入调试。空气处理器的设计能满足抗震重要性指数lp=1.5,可锚固于混凝土建筑屋顶。在投入运营的第一年里,系统维持室内服务器的进风温度上下浮动不超过1℉,运营效率超出MGC的预期水平,尤其是考虑到投入运营初期往往是数据中心效率最低的时期。团队最初的目标是在不使用压缩机的节能冷却模式下实现每年运行5000小时(57%)。事实证明,蒙特空气处理机组在第一年便能以节能模式运行达到了8000小时(大于90%)。

“高质量的设备加上细致设计流程,让我们一开始就能高效运行,从此都能省钱省电,每件事都上了正确的轨道。”约翰•沃兹尼亚克说。

事实浏览

  • ITE临界设计载荷(一期):945kW
  • 冗余:N+1
  • 临界载荷由 (4) 30000 CFM IASE机组提供
  • 电力房由 (2)17000 CFM IASE机组进行冷却,提供一体化新风补给
  • 第一年节约8000小时的能耗
  • 送风和回风由隔离阀隔开
  • 装有自然对流调节风门

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