数据中心冷液分配装置(CDU)概述

日期: 2010-09-19 来源:TechTarget中国 英文

  顾名思义,冷液分配装置(CDU)是以各种方法调节TCS或DECS中的冷液,并通过TCS或DECS回路将冷液循环于机架、机柜或数据通信设备之内的冷却回路(介绍见图1.1)。例如,CDU可以调节冷液的温度和清洁度(颗粒和化合物成分)。图4.15一图4.20中的CDU配置都表明冷液温度是借助于换热器来控制的。值得注意的是,冷液温度控制也可以通过交换器旁通来获得。如果TCS或DECS中的冷液是制冷剂或非导电流体,则CDU也可以设计成用于调节冷液。输送给CDU的机架级冷液或设施级冷液可以是由DX系统提供的制冷剂。CDU的功能主要取决于被调节的冷液以及CDU所处的级别(例如,是在数据通信设备内部还是在机架/机柜内部,或是位于设施级还是位于机架外部)。在所有情况下,CDU总是有水
  
  泵和压缩机,用于通过冷液回路来循环流体。尽管在所有图中表示的都是逆流型换热器,但其他形式也可能有。
  
  CDU具有如下许多很重要的优点:
  
  1)防止凝露。它提供了一个温度调节机会,使输配给电子设备的冷液温度高于空气露点温度。
  
  2)隔离。它可以将电子设备与CHWS或CWS回路申”严酷”的设施级冷水隔离开来。虽然CDU回路中也使用少量冷液,但冷液泄漏的灾难性程度降低了。
  
  3)用冷液的灵活性。采用CDU对环路进行分离,为用户提供了使用任何冷液的灵活性。
  
  4)温度控制。CDU拥有的单独回路能让电子设备以期望温度运行,为用户提供了使用灵活性。此温度可高于、等于或低于露点温度。
  
  图4.15—图4.20表示了目前CDU配置的一些形式。其中有一处没有表示出来?即在冷液到达CDU边界线的各点处应设某种形式的快速拆卸口(或快速连接口和球阀),这部分是围着CDU以点划线表示的。采用快速拆卸口可使冷液泄漏量减少。当出现灾难性事故时,容易更换CDU装置。但须牢记的是,除了图4.15一图4.20以外,还有许多可能的CDU配置方式。图4.15一图4.16表示了CDU设置在数据通信设备内部的配置方式;图4.17一图4.18表示了CDU设置在机架/机柜内部的配置方式;图4.19一图4.20表示了CDU设置在机架/机柜外部及设施级的配置方式。以下将作进一步介绍。
  
  图4.15表示了CDU设置在数据通信设备内部的一种方式。该数据通信设备通过与其他机架/机柜的冷却板相对接的一块冷却板将其电子设备的散热量带走。处于最基本层次的CDU由一块冷却板、一个储液器(蓄液器)和一台水泵(或为了冗余而设置多台水泵)组成。水泵运行调节由某种形式的控制器进行控制。控制器与CDU内的一个或多个传感器进行通信,来自传感器的数据用于控制CDU的运行情况。

数据中心冷液分配装置(CDU)概述

图4.15设置在数据通信设备内部、采用冷却板对接段的CDU
  
  

  与图4.15相似,图4.16也表示了CDU被置于数据通信设备内部的一种配置方式。这种配置方式的基本功能除了采用液体一液体换热器来带走数据通信设备的发热量外,其他与图4.15相似。在其他配置方式中,CDU也有采用液体一空气换热器的。

  图4.17与图4.6、图4.7一样表示了CDU是在机架或机柜内部的一种配置方式。图4?17所示的CDU装置是由一个液体一液体换热器、一个储液器(蓄液器)、一台水泵(或为了冗全面设置多台水泵)、一个用于排除溶剂和水的化学物质旁通过滤器以及一个颗粒过滤器组成。内置CDU常用制冷剂或非导电流体作为冷却流体,这些流体需另加过滤器。这种配置方式也可连接一个或多个控制CDU运行的控制器,控制器可以利用位于数据通信设备、机架、设施级中的传感器输入。虽然图中表示的是一个液体一液体换热器,但这种配置方式也可采用液体一空气换热器。

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图4.16设置在数据通信设备内部、采用液体—液体换热器的CDU

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图4.17设置在机架或机柜内部、采用液体—液体换热器的CDU
  
  

  与图4.17相似,图4.18表示了如图4.6、图4.7所示,CDU设置在机架/机柜内部的配置方式。该CDU的基本功能与图4.17所示相似,其主要区别是采用了一个蒸气压缩系统。蒸气压缩系统的重要优点是用户能将工作液体的温度降低到比带走电子设备散热量的冷液的温度低。只有蒸气压缩系统才有一台压缩机(或为了亢余而设置多台)和一个膨胀阀。图中表示了一个液冷冷凝器,然而,也可采用风冷冷凝器。
  
  图4.19表示了一种如图4.4与图4.5那样,CDU设置在机架外并位于设施级的配置方式。这种配置方式的CDU可以向单个机架或一排机架提供冷流体。它的最基本形式是由一个液冷冷凝器、一台水泵(另加的空间一般供设置冗余水泵用)以及一个膨胀罐组成。CDU与设置在数据通信设备、机架/机柜及设施级的一个或多个控制器进行通信,这些控制器可以控制CDU的运行。CDU可能,但未必会采用风冷冷凝器。这种”可能又未必”是因为有大量的热量必须被带走。该配置方式的一个主要优点是它将机架/机柜和数据通信设备与CHWS或CWS回路中的设施级冷水隔离开来,否则,因为水而对内部材料的要求就会很苛刻。

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图4.18设置在机架或机柜内部、采用液冷冷凝器和蒸汽压缩系统的CDU

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图4.19以设施为基础、采用液冷冷凝器的CDU
  
  

  图4.20表示了一种如图4.4和图4.5那样,CDU设置在机架外并位于设施级的配置方式。它的基本功能与图4.19的基本功能相似,其主要差别是采用了蒸气压缩系统。与图4.19相似,这种基本的蒸气压缩系统采用一台压缩机(或为了冗余而设置多台)、一个液冷冷凝器和一个膨胀阀。这样的CDU配置方式也能与位于数据通信设备、机架/机柜及设施级的控制器进行通信。类似图4?20,这种配置方式可能,但未必会采用风冷冷凝器。它也将机架/机柜和数据通信设备与CHWS或CWS回路中的设施级冷水隔离开来。

数据中心冷液分配装置(CDU)概述

图4.20以设施为基础、采用也冷冷凝器和蒸汽压缩系统的CDU
  
  

  如果CDU出现故障,数据通信设备的温度会上升非常快。因此,CDU的配置需要考虑冗余和容错。在2.1.5节中讨论过的关于CRAC可利用性和冗余度的所有策略均适用于CDU。CDU应配置多台,以避免关键设备停止工作。向CDU供应冷流体的冷水机组也需要考虑冗余和容错,以确保一直能向CDU供应冷水。
  
  CDU的供应商也必须在设计CDU时考虑容错。例如,CDU中的冷液泵最有可能发生故障,所以大多数系统设置了冗余泵。水泵可在相对短的时期(一周或一月)内轮流开启,或将一台泵作为主泵,此泵进行周期性测试,以确保其可运行。水泵多半配有切断阀,这样可切断不能正常工作的水泵,便于更换,而无需让整个CDU(以及与其有关的数据通信设备)停工维修。对或许不能容纳两台水泵的较小系统,设备供应商将选择一台使用寿命长的水泵。在这种情况下,可以预计在水泵损坏之前CDU将会升级。供应给CDU的电源也需要用UPS备用,它将使数据通信设备连续工作,或在电源一且中断时可平稳、可靠地使CDU关闭。

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