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施耐德数据中心论坛 | 权衡工具专题 (四) 《自然冷却节能模式PUE计算器》详解
[2017-11-06]

《自然冷却节能模式PUE计算器》是用来比较常用的七种制冷架构以及他们对应的年度PUE,用电成本以及碳排放量。当用户输入数据中心位置,电力和制冷架构如IT设备的进风温度,IT负载率以及供电照明的类型,即可计算出相对应的结果。此模型是根据数据中心的典型值建模的,实际的数据中心可能会因实际使用的供配电及制冷设备的效率和容量不同而与此模型不同。本工具基本的价值在于评估在给定的地理位置和配置后,其中的每种架构相对其他的架构而言性能如何。该模型包含有不同地理位置的气象资料,其来源于美国采暖制冷空调工程师学会(ASHRAE)的Weather Data Viewer 4.0。

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《自然冷却节能模式PUE计算器》,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,制冷和配电特性两大部分。下面将为大家详细介绍每个选项对自然冷却节能模式PUE的影响。

1. 数据中心位置

该工具的计算结果是根据所选择地点的气象资料计算得到的。气象资料数据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),并经许可用于该工具建模中。

币种、电费和碳排放指标根据地理位置不同而不同。电费为商业用电的平均值,该数值来源于2007年度美国能源信息管理局EIA的报告。该工具中使用的碳排放数据来源于美国能源部“温室气体非官方报告”(附录F-电力排放系数,2007)。

2. 制冷和配电特性

数据中心IT容量,IT负载率,IT设备进风温度以及供配电的类型都会影响七种架构的PUE性能。当IT设备运行环境为“用户自定义温度”时, IT设备的进风温度可自行设定,默认湿度为55%。当IT设备运行环境为ASHREA推荐值或者允许值时,温度和湿度的限值根据ASHRAE 2011 温度指导手册附录E,表E-1中预先设置。

 所有架构计算中,IT设备出风和进风温度差为16.7˚C (30˚F)。功率密度假定为每机柜7kW。供配电系统和照明系统的选项是用来指定数据中心供配电损耗,照明损耗以及数据中心内非制冷系统基础设备损耗的功率。以上功率会纳入PUE的计算。当选项为“不考虑供配电和照明损耗”时,PUE的结果将显示为“仅考虑制冷系统的PUE”,将不考虑数据中心供配电消耗,照明消耗以及数据中心内非制冷系统基础设备消耗的功率。

二、计算器输出结果

结果部分包括PUE,年度用电成本和年度碳排放量三大部分。下面将为大家详细介绍本工具中提到的常用的七种架构,该七种制冷架构根据排热方法又归为四类,然后根据这七种架构分别给出结果。

1. 基准

  • 带冷却塔和周边CRAH的冷水机组 - 这种架构是使用冷水机、冷却塔、周边定速空气处理装置、定频泵以及不带自然冷却模式的传统机房。 因为所有的风机与循环水泵都是定速的,而且冷冻水的设定点假设是恒定不变的45˚F (7.2˚C),IT 设备进风温度为定值70˚F(21˚C)。本工具将该制冷架构作为比较的基准,其它制冷架构将与之进行对比。

2. 冷冻水系统架构

  • 带冷却塔、板式换热器以及周边CRAH的冷水机组 - 这种架构是在以使用周边空气处理设备的冷水机/冷却塔制冷系统的基础上增加板式换热器。假定冷冻水设定温度为恒定的45˚F (7.2˚C)。

  • 带干冷器和行级CRAH的风冷冷水机组 - 这种架构代表的是采用干冷器的风冷冷水机制冷系统,采用行级空气处理设备以及预置调节器。假定IT区域采用热通道封闭。

3. 乙二醇制冷系统架构

  • 带干式冷却器的直膨式CRAC - 带干式冷却器的直膨式机房空调:直膨(DX)机房空调CRAC包含一个独立的次级冷却水盘管,可在节能冷却模式时使用。当室外空气条件在设定值范围内时,泵将冷却水送入并穿过干式冷却器,在这里利用室外冷风使冷却水冷却,然后将冷却后的冷却水送到CRAC的次级盘管。 假定IT区域采用热通道封闭。

4. 风冷制冷系统架构 

  • 采用直接新风和蒸发辅助的空调机组 - 室外空气进入数据中心前需要先其通过潮湿的网状介质进行降温,延长节能冷却模式的可用时间。 假定IT区域采用热通道封闭。

  • 采用热轮换热器和蒸发辅助的空调机组 - 采用热轮换热器作为空调旁路,利用风机将室外的冷风吹入一个旋转式热轮热换热器。这种类型的节能冷却模式也可以与蒸发辅助结合使用,室外空气在进入数据中心前需要先穿过潮湿的网状介质。假定IT区域采用热通道封闭。

  • 采用间接式蒸发冷却器 - 这种架构是当室外空气条件在设定范围内时,使用室外空气间接为数据中心制冷。风机将室外的冷风吹过一组板或盘管上面,冷却板或盘管的另一侧的数据中心内的热空气,将数据中心内的空气与室外空气完全隔离。向板或管外层喷水以便进一步降低室外空气的温度(即蒸发辅助)。

本文所介绍的权衡工具——《自然冷却节能模式PUE计算器》能够帮助数据中心从业人员快速计算出不同制冷架构的PUE, 为选择制冷架构提供了判断依据。

文章摘自施耐德电气信息技术

 

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