眾所周知,摩爾定律效應使計算機設備產生大量的熱負荷,以致數據中心顯得配備不良,難以有效應對管理。事實上,潛在熱密度與數據中心冷卻能力之間的失調如今經常被稱為一場危機。新興的一般看法開始關注對于這一場危機的應對措施,這些措施或者涉及分散引起問題的服務器以降低熱密度,或者涉及使用輔助的水冷散熱措施以除去熱量。
ChatsworthProducts,Inc.(CPI)PassiveCooling®解決方案是更佳的選擇,因為其可以降低能源消耗、構造成本較低、運營成本較低且符合TierIV的操作要求。CPIPassiveCooling解決方案主要通過隔離并清除數據中心中的熱量來控制氣流,以在空間內實現最大化的制冷能力。
然而,因為以下幾個誤解,被動型空氣冷卻經常不會被當作一種解決方案:
1.認為被動型空氣冷卻能力的上限遠低于如今的潛在熱負荷密度。
2.認為高密度被動型冷卻系統會產生無法管理的高返程空氣溫度。
3.認為被動型空氣冷卻解決方案的低采購成本在其很高的運營成本面前會顯得黯然失色(與水冷散熱解決方案相比)。
本文將探究形成以上三個看法的原因,并說明智能化設計的被動型空氣冷卻解決方案不僅可以克服這些本不存在的障礙,還可以獲得能夠有效冷卻遠超過30kW/機柜的解決方案,同時降低能源成本并因此可以減少數據中心的碳足跡。被動型解決方案所依據的基本原理(將在下文予以介紹)不是將設備機柜用作容納服務器的箱體,而是數據中心的一項建筑學功能,能夠使冷卻的源空氣與受熱的返程空氣之間保持隔離。此外,本文將探究關于水冷散熱的部分基本誤解,并確定特殊被動型空氣冷卻解決方案相比其他高密度數據中心熱負荷冷卻措施的卓越正常運行可靠性。
關于被動型空氣冷卻的誤解
沒有事實根據的觀點:認為被動空氣冷卻能力的上限遠低于如今的潛在熱負荷密度。
認為被動型空氣冷卻可以達到的最大冷卻能力偏低的依據在于一個可以輕易觀察到的現象,此現象與空氣體積、熱負荷與溫度升高量之間的關系密切有關。
此關系可以用方程表示為:
CFM=3.1W/ΔT
其中CFM=機架中所有設備每分鐘所消耗氣流的累積立方英尺數
W=瓦特(機架的累積熱負荷)
ΔT=溫度升高量,單位:華氏度(輸入空氣相對輸出空氣)
應注意,人們常利用此關系來考慮空氣流過機架前后的溫度上升量。空氣流過機架前后的溫度上升總量通常被作為數據中心機房冷卻系統效率低下的衡量指標,而很少將其當作從服務器設備中帶走的熱量。例如,如果機架底部的設備收到60?F的輸入空氣,則每件機架安裝設備會有大約20?F的溫度上升,且機架頂部的設備收到75?F的輸入空氣。因此,空氣流過機架前后的溫度上升量為35?F,但是ΔT不會反映真實的熱傳導量,因為機架熱源的溫度越高,輸送的輸入溫度越高。根據方程CFM=3.1W/ΔT中因素之間的關系,這種不確定會導致嚴重低估空氣輸送要求,或嚴重過高估計機架的真實熱負荷。
我們所認知到的空氣冷卻能力上限(如此方程中所述)是基于通過網孔地板磚所送出的空氣量。盡管目前有能夠擴展方程一側的高性能格板,此空氣量的標準值仍通常設為700CFM。我們就先假設700CFM的冷卻空氣通過位于機架(含有1RMU和2RMU)前方的網孔地板磚,且發生適中的溫度上升,高架地板可以冷卻接近6kW。而對于具有更高溫度上升量的刀片式服務器,相同的高架地板可以冷卻接近8kW。
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