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    提高數據中心溫度,減少排放

    到2025年,數據中心預計將消耗全球五分之一的電力,并貢獻高達5%的碳排放。鑒于亞太數據中心和托管服務行業預計到2024年將達到320億美元的市場規模,Reflex Winkelmann GmbH區域銷售總監KevinWee分享了數據中心的能源使用情況,并提出了提高溫度以節省消耗和碳排放的理由。

      

      對于數據中心運營商來說,冷卻和熱管理是一個復雜的問題。根據行業慣例,數據中心的運行溫度在20至25攝氏度之間,相對環境濕度在50%至60%之間,本地數據中心將近40%的能源用于冷卻IT系統。

      

      例如,新加坡的熱帶氣候使得在規定的溫度和濕度范圍內的冷卻數據中心比世界上其他地方更耗能。研究表明,由于在這個城市國家建立了更多的數據中心,在十年的時間里,該行業將占其全年總用電量的12%。

      

      顯然,我們需要在推動行業增長和實現凈零排放之間取得平衡。

      

      可以考慮使用太陽能等可再生能源,盡管這對新加坡這個土地稀缺的國家來說是一個挑戰。建造更高的數據中心可能是另一個選擇,盡管必須解決加強樓層以支持重型ICT設備集中的問題。

      

      現在是我們挑戰傳統規范的時候了:我們是否需要將熱帶氣候中的數據中心保持在20°C的低溫度下運行?

      

      有證據支持更熱的數據中心的可行性。服務器機架現在設計得更好,可以在更高的溫度下維持運行?偛课挥诿绹墓岷椭评鋵I行業組織ASHRAE已經修訂了其指導方針,支持更溫暖的服務器群。就連新加坡的IDA也在2016年啟動了一個熱帶數據中心試驗,環境溫度將被測試到38°C的高溫,環境濕度超過90%或更高。

      

      然而,在采用這種做法時存在著很大的阻力。反對者包括源自“沒壞就不修”心態的歷史慣性。大多數數據中心硬件供應商不保證他們的設備在建議的更高溫度下正常工作。一些較老的設施可能有遺留的冷卻系統,這些系統不是設計來應對溫度升高的。

      

      江森自控的內部研究顯示,更熱的設施對節省電力有積極影響。冷凍水溫度每增加1°C,典型的冷水機可節省約2-3%的電力消耗;使用變速驅動制冷機,節約成本增加到4-5%。

      

      在典型的建筑應用中,冷凍水溫度的設定點是由建筑物的感負荷和潛負荷決定的。為了去除水分(潛在負荷),需要一定的冷凍水最低溫度。冷凍水的典型供水溫度根據建筑物的感負荷和潛負荷之比設定為6.7℃。

      

      冷卻有兩個方面需要考慮。首先,冷水機組壓縮機所做的功與冷凍水供應溫度成反比。換句話說,做功隨著冷凍水溫度的升高而減小。同時,冷水機所消耗的功率與壓縮機所做的功或壓縮機的“揚程”成正比。這意味著在較高的冷凍水溫度下,較高的蒸發器壓力導致壓縮機揚程較低,因此,整體功耗較低。

      

      冷水機冷凍水的供水溫度是由供風溫度滿足機房預設溫度所決定的;诟鼫嘏臄祿行膱鼍,典型的溫度讀數現在可能如下所示:

      

      預設室溫為26-27°C

      

      預設送風溫度為20-22°C

      

      預設定冷凍水溫度至空氣處理機組(AHU)在18-20°C

      

      變化最大的是預先設定的供水溫度,F在它可以從典型的低7°C提高到18-20°C-這意味著冷水機供水溫度增加了11-13°C。這意味著冷水機能耗降低了40-45%。

      

      舉例來說,一臺典型的水冷式冷水機組需要0.6KW/RT才能提供7°C的冷凍水。更改后,冷水機現在將消耗0.35KW/RT來提供18°C的冷凍水供應,從而實現45%的節約。

      

      毫無疑問,冷水機組在較高的冷凍水供應溫度下可以更有效地工作。因此,其目的應該是將水溫提高到盡可能高的程度。

      

      然而,有一些問題需要強調。例如,在降低冷水機功耗和增加空氣處理單元功率之間取得平衡。當冷凍水供應溫度超過18℃時,室溫與送風溫度之差會逐漸減小。當這種情況發生時,需要更高的風量來滿足整體熱負荷,這導致空氣處理單元的功耗增加。

      

      停電模式的安全裕度也需要解決。由于服務器負載高度集中,電源供應和房間冷卻的任何中斷都可能導致房間溫度迅速升高。為了避免服務器機房溫度的這種異常波動,在設計數據中心時,通常會將機房溫度的安全裕度設置為1℃~2℃。

      

      由于回油和電機冷卻等問題,并不是所有的冷水機都設計為在16°C的較高冷凍水溫度下運行。即使是被吹捧為在20°C下運行的冷水機,它也是通過限制冷卻塔溫度來“人為”增加壓縮機頭(揚程),從而增加冷水機功耗。

      

      另一方面,專門的冷水機組設計為在20°C以上的溫度下運行,不受冷卻水溫度的限制。例如,江森自控YORK磁軸承冷水機組甚至可以在反向情況下運行,即當冷卻塔溫度低于冷凍水供應溫度時。使用磁懸浮技術在其傳動系統旋轉無摩擦,冷水機提供了一個更安靜,更有效的操作,并可在變速驅動。

      

      根據我們的經驗,對數據中心運行的任何微小改進都將產生重大影響。運行一個溫暖的數據中心將節省大量能源,并減少該行業的碳足跡。

      

      這是我們可以實現的可持續發展目標。

      

      一些組織,如綠色網格聯盟(TheGreenGrid)、氣候拯救計算倡議和全球電子可持續發展倡議,已經制定了測量和報告數據中心排放數據的標準和指南。這些標準可以幫助數據中心運營商準確測量和報告其排放數據,并確定減少其環境影響的方法。


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