EPS應急電源是根據(jù)消防設施、應急照明、事故照明等一級負荷供電設備需要而組成的電源設備。其一般應該需要具備三大功能系統(tǒng):
一、由消防應急工作照明燈,所組成的消防工作照明功能系統(tǒng),為滅火以及救援人員而設置,一般設置在發(fā)電配電房、消防泵房、消防控制中心、通訊中心等此類的重要場所,其應急工作時間不應低于90min,并滿足正常工作照度要求。
二、由消防應急疏散照明燈所組成的,消防疏散功能系統(tǒng),是為了在人員疏散時,提供必須的照度而設置,一般設置于公共走道、豎向樓梯間,其應急工作時間不低于90min,照度不低于0.5Lx。
三、由低位消防應急疏散照明和疏散指示,及其他標志形式組成的應急疏散標識功能系統(tǒng),在緊急情況下為人員的疏散,提供了明確的引導方向及途徑,一般安裝于商場、影院等人員密集的大型公共場所的公共走道,以及豎向樓梯中,通常位于地面或距地面1m以下,這種應急照明其應急工作時間不能低于90min,標志燈主標界面表面亮度不能低于15cd/m2。
制冷系統(tǒng)在當前和未來都能夠滿足要求。最近高密度IT設備增加了,但機房制冷系統(tǒng)如果無法相應增加,就會導致制冷系統(tǒng)效率低下、制冷能力不可預測,在有些情況下根本無法滿足冷卻要求。為了解決這個問題,人們提出了面向排列結構和面向機架結構的制冷系統(tǒng)。
一 空調(diào)的作用與功能
數(shù)據(jù)中心里的機房空調(diào)都具有兩個作用與功能:一是產(chǎn)生冷空氣(也就是能提供數(shù)千瓦的制冷容量)并輸送到需要冷卻的關鍵設備上。有多種方式可以產(chǎn)生大量的冷空氣,如低溫水、低溫乙二醇,以及任何可以使用的媒質而無需考慮它們的結構。
二是將冷空氣輸送到各個機房,這里有三種不同的方式:(1)在面向機房形式的結構中,計算機機房空調(diào)(CRAC)單元與機房本身融為一體;(2)在面向排列形式的結構中,CRAC單元是成排布置的;(3)在面向機架形式的結構中,CRAC單元被放置在單獨的機架上。
面向機房形式的制冷系統(tǒng)由一臺或多臺空調(diào)組成,其中任何一臺空調(diào)都可以完全不受約束地(沒有通風管道、風門調(diào)節(jié)器、通風口或其他方式進行風量控制)給需要冷卻的設備提供冷風,它們只有非常有限的能力來控制出風或不出風,或者說是通過地板提升系統(tǒng)或頂棚送氣回路來調(diào)節(jié)的。
對于許多使用面向機房形式制冷系統(tǒng)的小型計算機機房,人們很少注意到空調(diào)出風的情況,安置機架式空調(diào)也只是計劃外的方案。對于大型或復雜的數(shù)據(jù)中心,地板提升系統(tǒng)可以用于將冷空氣導向到經(jīng)過詳細規(guī)劃、發(fā)熱量大的機架通道,或調(diào)整冷卻過度使溫度較低的通道。
但是,即使經(jīng)過了精心設計,這種面向機房形式的制冷系統(tǒng)也在很大程度上依賴機房的一些固有限制,例如機房空間形狀、地板上障礙物的分布、空調(diào)的位置,以及IT設備在機房中的放置方式等。在這么多實際條件的限制下,特別是大多數(shù)數(shù)據(jù)中心在增加和重新放置IT設備方面的一些教訓也證明,面向機房形式制冷系統(tǒng)冷卻能力的可預見性會成為問題,特別是當機房內(nèi)的設備功率密度增加時。
二 制冷系統(tǒng)的比較
在評估制冷系統(tǒng)時,有五個必須考慮的關鍵系統(tǒng)特征:靈活性、可用性、生命周期成本(TCO)、可維修性和可管理性。
隨著需求的不斷變化,例如功率密度的增加和不可預見性,系統(tǒng)的靈活性變得日益重要。面向機房形式的制冷系統(tǒng)通常是事先就建造好的,并且沒有經(jīng)過復雜的CFD分析,不具有制冷能力的可預見性,因此,這種結構的升級是非常復雜的。此外,機房的任何改動都可能導致某些關鍵負載的冷卻不足,為了解決這個問題,就需要大范圍的工程改造。
另一方面,在數(shù)據(jù)中心里,面向排列形式和面向機架形式的制冷系統(tǒng)本身就是模塊化的,因此可以為具有特殊功率密度的個別負載提供可預見的冷卻能力,并通過按排列或按機架的形式來調(diào)配。當數(shù)據(jù)中心改造或擴容時,新增加的冷卻負載就可以完全和已有的制冷系統(tǒng)隔離。
面向機房形式的制冷系統(tǒng)也面臨著可用性的挑戰(zhàn)。在數(shù)據(jù)中心里,制冷系統(tǒng)離熱源(冷卻負載)越近,系統(tǒng)就越能消除冷熱氣流的混合,從而避免出現(xiàn)無法冷卻的熱島。面向排列形式和面向機架形式的制冷系統(tǒng)可以滿足這樣的要求,所以比面向機房形式制冷系統(tǒng)的效率更高。
此外,數(shù)據(jù)中心普遍采用N+1冗余的冷卻方式,以此來替代出現(xiàn)故障的個別空調(diào),但對于三種不同形式制冷系統(tǒng)所采取的冗余策略是不同的。在面向機架形式的制冷系統(tǒng)中,制冷系統(tǒng)基本上對每個機架是專用的,N+1冗余的唯一方式就是為每個機架增加另外一個CRAC或雙通路CRAC系統(tǒng),而所付出的代價就是整個數(shù)據(jù)中心都采用N+1冗余系統(tǒng)的高昂價格,但對于隔離超高功率密度的機架是非常有效的。
對于面向機房形式的制冷系統(tǒng),通常的思想是在機房周圍增加一套CRAC系統(tǒng)就可以提供需要的冗余級別。然而,在高密度的機房內(nèi),特殊的CRAC系統(tǒng)可以彌補另一套CRAC系統(tǒng)的能力卻是極大地受機房幾何形狀的影響。產(chǎn)生故障的空調(diào)單元距離備份空調(diào)單元越遠,備份單元就越不可能給受影響的機架提供同樣的風量。
面向排列形式的制冷系統(tǒng)允許按排列提供冗余,這只需要為每排機架提供一套額外的CRAC就可以了。但是這種冗余形式對于低功率密度的機房是沒有什么成本優(yōu)勢的,比如每個機架1~2kW的功率密度;而如果在高功率密度的機房,比如每個機架高達25kW的時候,這種冗余形式的優(yōu)勢就比較明顯了。
目前,降低生命周期成本或總體擁有成本(TCO)是人們的主要目標。當功率密度和用電量持續(xù)上升的時候,電力成本就成為了TCO中很大的一部分。功率密度驅使了電力成本的上升,這是由于它降低了傳統(tǒng)面向機房形式制冷系統(tǒng)的效率。面向機架形式制冷系統(tǒng)的電力成本始終是比較低的,這是由于CRAC系統(tǒng)是按尺寸分布的,而且與熱負載源的距離非常近,因此就不致使冷氣流被浪費。
與面向機房形式的制冷系統(tǒng)相比,面向排列形式制冷系統(tǒng)的電力成本在非常低的功率密度下是很低的。在冷卻負載比較輕的情況下確是如此,這是由于面向排列形式的冷卻系統(tǒng)需要更多的CRAC,因為每一排都必須一套CRAC。
然而,當功率密度增加的時候,面向排列形式制冷系統(tǒng)的電力成本始終是最低的。氣流的通路越短,就表明越容易通過小型的高效率鼓風機來滿足所需要的大量氣流。而在面向機房形式的制冷系統(tǒng)中,如果希望送出更高的風量,就需要更大功率的鼓風機將冷風吹得更遠,而且還要克服更高的風道阻力。
當考慮維修性和可管理性的時候,面向機房形式的制冷系統(tǒng)通常是非常獨特的工程方案,這包括多家供應商提供的子系統(tǒng)、獨特的地板結構,以及維護的復雜性。而面向排列形式和面向機架形式的制冷系統(tǒng)卻使用標準的模塊化部件,從而減少了停機時間,并且簡化了維修程序。另外,面向排列形式和面向機架形式的制冷系統(tǒng)也提供了當前或未來性能方面的近實時模型,這樣就避免了冷卻容量和管理方式改變所進行的預測工作。
三 面向機架形式和面向排列形式結構的空調(diào)布置方案
當采用面向排列形式的制冷系統(tǒng)時,冷卻系統(tǒng)可以和成排的機架設備離得更近,每一排設備就好像是有了專用的空調(diào)一樣。與面向機房形式的制冷系統(tǒng)相比,通過將空調(diào)放置在IT機架之間,或者放在冷卻通道上方,氣流的通路會變得更短,風向也更加容易確定。氣流的冷卻能力更加容易預測,也就更容易達到更高的功率密度。此外,這樣的結構無須花費安裝地板提升系統(tǒng)的費用就可以實現(xiàn)。
在面向機架形式的制冷系統(tǒng)中,CRAC單元對每個IT機架而言都是專用的。氣流的通路甚至比面向排列形式的制冷系統(tǒng)更短,而且氣流完全不受機房本身結構的限制。這種制冷系統(tǒng)可以使機架的功率密度高達50kW,而且具有針對特定冷卻容量進行調(diào)節(jié)的靈活性,以及滿足特殊機架實際需求的冗余冷卻。不過,與其他制冷系統(tǒng)相比,這種制冷系統(tǒng)的一個主要缺點就是需要大量的空調(diào)。
在許多實際應用中,沒有必要只采用這些制冷系統(tǒng)中的一種,而不考慮使用組合結構的優(yōu)點。當數(shù)據(jù)中心有寬范圍功率密度和系統(tǒng)可用性需求時,組合結構的優(yōu)點就更具有說服力。
采用多種制冷系統(tǒng)的一個典型例子就是低密度數(shù)據(jù)中心的升級。增加面向排列形式或面向機架形式的制冷系統(tǒng)來彌補面向機房形式制冷系統(tǒng)的不足,這使得數(shù)據(jù)中心可以使用高功率密度的IT設備,而不用改變現(xiàn)存的制冷系統(tǒng)。 |