都柏林具有非常好的气候条件,一年绝大多数时间天气都非常不错,由于该数据中心受已有建筑结构和散热供水等的限制,没法安装大型的冷却塔,因此采用了模块化的AHU(AirHandlerUmits,组合式空调箱)方案(图3)。
从室外取自然空气送入到混风室跟机房内回风混合,经过滤和加湿等环节,用AHU风扇送到直接蒸发盘管进行冷却,最后通过送风管道进入机房。进入机房的冷空气经IT设备加热后,采用热通道封闭方案隔离热气流,部分参与回风,部分则直接排放到室外。直接蒸发制冷技术在夏天用于调峰,比如在高温天气冷却室外热空气,也可以在干燥的冬天用于机房湿度调节。
3 芬兰海水制冷数据中心
关键词:海水直接冷却
在2009年的二月份,Google耗资5200万美元购买了一座位于芬兰Hamina(哈米纳)的废弃的造纸厂,他们认为这座拥有56年历史的建筑是建设其众多服务于大量网络服务的大规模计算设施之一的理想场所。Google和DLB公司一起将其进行改造设计成数据中心,目前已经完成第一阶段的测试和运行。图4为海水利用示意图。
这个数据中心的独特之处在于采用了100%的海水散热。Google利用该造纸厂已有建筑,包括造纸厂原有水下通道,并采用模块化制冷单元和闭式的内循环冷冻水(淡水)对开式的外循环冷却水(海水)的热交换器传热,然后将升温后的海水送到室外的温度调节房,这个房间的主要作用是将送出的热水和进入的新鲜海水进行混合。在回到海中之前,Google会用更多的海水来冷却它。“当我们将水排出到海湾的时候,它的温度和湾内海水温度会很相似,”Kava说,“这就将对环境的影响降低到最小。”虽然这个数据中心供回水的DeltaT和取得的PUE值Google暂时没有透露,但相信应该是非常低的水平。图5为海水冷却示意图。
根据Kava所说,公司的环境许可并没有要求控制水温。“这让我自己感觉很好,”他说,“我们不是只做我们被要求做的。我们去做那些我们认为对的事情。”这是一个关于Google很平常的消息。但是Kava指出那些ISO认证说明这家公司正在不断努力达到它的目标。“当局者迷(+关注网络世界),局外者清。这时第三方的加入就非常必要。”
当然采用海水来散热有很多技术上的挑战,需要做热仿真,包括各个季节海水的不同温度、水垢带来的影响,以及海水对管路的腐蚀性等。比如在Hamina数据中心中Google采用了玻璃纤维材料的水管用于防止海水腐蚀,并在热交换器上采用了镀钛的板换叠片等技术。虽然这些技术在数据中心行业中也许还比较新,但海水散热在其他行业中也有较多应用,因此可以从相关行业学习这些经验和教训。
为了保障设计可行,在概念设计阶段,Google做了很多热仿真工作。采用CFD技术,验证了风向和风强等对海水温度的影响,以及不同时间海水的潮汐效应。另外还需要考虑芬兰湾水位高低、海水温度变化和盐度大小以及海藻等对机房散热的影响。
Google还根据该地区过去三十年海水温度的数据,来确定管道从哪里取水和哪里排水,以及进出水口安装水面下面多深的地方等。
采用海水来冷却还有一些需要考虑的地方,由于不好直接采用化学过滤等,因此海水换热器的设计就非常关键了。Google在Hamina的设计中采用了四重的海水过滤系统,分别是粗效过滤、沿途过滤、药剂过滤和高效过滤器环节,并为了长期维护方便,现场建设了可更换的CIP(clean in place)过滤环节。