施耐德数据中心论坛 | 权衡工具专题 (五) 《数据中心制冷架构选择器》详解

数据中心该选用何种制冷架构一直困扰着数据中心业主及设计人员。这是因为影响数据中心制冷架构的因素繁多，比如：数据中心的地理位置、数据中心的大小、机柜功率密度、投资成本、运行成本等等。施耐德电气最新开发出的一款权衡工具：《数据中心制冷架构选择器》，该工具是基于数据中心的基本属性，客户喜好以及一些限定条件，推荐可供选择的制冷架构。每种架构包含四个组成部分：排热方式，节能冷却模式，气流分配方式和室内机组类型。

该工具的所有架构中，除了风冷直膨式外，其它的架构都考虑带有自然节能冷却模式，其作用是减少能源消耗。 同时所有的制冷架构都考虑气流遏制系统，将其作为最佳实践，从而可以增加自然冷却时间，减少制冷系统的能耗。该工具估算的投资成本和运营成本都是基于N+1 冗余的制冷系统。本文将详细为大家剖析该工具的输入和输出参数，以及相关的参考资料。

一、计算器输入参数

通过权衡工具网址：http://tools.apc.com ，我们可以很容易找到《数据中心制冷架构选择器》，下图所示为该计算器的界面。该计算器的输入部分包括数据中心位置，设计参数和财务分析三大部分。下面将为大家详细介绍每个选项的含义以及对制冷架构选择的影响。

1.数据中心位置

该工具采用Köppen气候分区对数据中心的位置进行了大的分类。Köppen气候资料库是广泛用于对全世界的气候条件进行归类。 为简化该模型，我们按照Köppen气候资料库的定义对数据中心所处的地理位置进行归类。 除了南极洲极端寒冷的气候区域外，该模型采用25个气候区域，并选择某个典型城市作为某个气候区域的代表。如果数据中心所处地理位置与某个典型城市的气候归属同一气候类别，将使用该典型城市的气候参数来计算。另外，货币种类、电力和水资源成也将取决于数据中心所在位置。该模型包含的气象资料，来源于美国采暖制冷空调工程师学会（ASHRAE）的Weather Data Viewer 4.0 （www.ashrae.org)，并经许可用于该模型中。

2.设计参数

设计参数作为本工具主要输入参数，用于确定数据中心的规模以及客户对于数据中心设计的偏好。其中，数据中心的设计容量指数据中心配电和制冷系统所支持IT负载的最大功率，以kW表示。 本工具支持的最小设计容量为 10 kW，最大为 5,000 kW。 模型默认数据中心的负载率为80%。

该工具对于制冷系统的计算是采用如下假设：冷冻水温度设定为15°C (59°F)，IT设备的进出口温度差为 16.7°C (30°F)，制冷系统的冗余为 N+1。 IT设备的入口温度假定为 ASHRAE 推荐温度，主要用于计算制冷系统pPUE。 该工具不考虑数据中心系统的配电和照明损耗，虽然该损耗与PUE有关。

数据中心平均功率密度影响数据中心整体投资成本，包括所需机柜数量，气流遏制系统，高架地板和吊顶。该工具可输入的单机柜功率密度最小为 4kW, 最大为 20kW。    

3.财务分析

该输入板块主要是从财务的角度比较不同的制冷架构，包括投资成本、运行成本以及总拥有成本等。一旦数据中心位置选定，即出现每度电价默认值。可通过选择“用户自定义”按钮，输入已知的电价。根据业务模式的不同，需考虑一些相关的财务指标。 基于所考虑的财务指标会将制冷架构进行排序。可选择项包含最低投资成本，最低TCO，或者最小制冷系统pPUE。TCO考虑年限用于计算TCO中运营成本时的年限。资金成本用于计算TCO的净现值。

运算结果包含选项可以选择包含或者去除高架地板和/或吊顶的投资成本，主要针对已有数据中心制冷架构选择的考虑。例如，如果数据中心已有高架地板，那么计算时可不选择高架地板成本。当然对于尚在概念设计阶段的数据中心，也可用于调整输出结果。例如，如果行级制冷也是其中推荐的制冷架构，也可以考虑高架地板用于地板下铺设管道，也就是避免数据中心上部安装管道。值得注意的是配备高架地板和房间级制冷系统经常默认高架地板为空气分配通道。

二、计算器输出结果

该工具的计算结果是根据使用者的输入参数为其推荐排名前三的制冷架构，并以成本和制冷PUE图表的形式显示出来。同时该工具还会罗列符合使用者输入参数的所有可能得制冷架构以及相关的详细信息。

三种推荐的制冷架构及相关的描述：按照优先级推荐有三种方案，并显示在主界面的左下方。 优先级按照所选择的财务指标，比如最低投资成本，最低TCO，或者最小制冷系统pPUE。柱状图：显示在主界面右下方。柱状图可以显示推荐的三种制冷架构成本（包含投资成本和TCO)和制冷系统pPUE。

制冷架构图：可通过点击下面的选择按钮（方案一，方案二，方案三），可查看所选择示制冷架构图及对应描述。 每种推荐的制冷架构的排热方式和节能冷却模式会在显示于制冷架构图中。 图中仅显示其中一种类型气流分配方式和室内机组类型供参考使用。如下图所示：

三、参考资料

本工具的模型主要是基于施耐德电气数据中心科研中心开发的数学模型。可通过施耐德电气白皮书库查阅有关开发权衡工具的科学原理。与该工具相关的白皮书和权衡工具如下文所示，如需查看详情请点击http://www.fimcchina.com/customers/schneider/Danye.html查看：

1.白皮书

• 第153号白皮书：《在已有数据中心部署冷热气流遏制系统》

• 第55号白皮书：《用于IT环境的各种气流分配方案》

• 第59号白皮书：《用于数据中心的各种制冷技术》

• 第132号白皮书：《数据中心制冷系统的节能冷却模式》

• 第135号白皮书：《热通道与冷通道气流遏制对数据中心的影响》

2.权衡工具

• 施耐德电气权衡工具4：《数据中心投资成本计算器》

• 施耐德电气权衡工具6：《数据中心效率计算器》

• 施耐德电气权衡工具11：《自然冷却节能模式PUE计算器》

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