摘要
本技術論文闡明瞭Uptime Institute的Tier Standard：Topology背景下的連續冷卻要求。 Tier IV是唯一需要連續冷卻的等級。 但是，Uptime Institute建議在每個機架的密度超過4千瓦（kW）的情況下進行連續冷卻，而不管等級如何。
連續冷卻的作用
隨着數據中心的電力密度不斷增加，對持續冷卻的需求變得更加迫切。在不間斷電源(UPS)中斷事件中失去冷卻的風險和相關的影響可能對企業是災難性的。IT設備可能出現故障或損壞。
根據設備中部署的冷卻或UPS技術，連續冷卻的要求可能會有很大的不同。本文闡明瞭連續冷卻的定義，並詳細闡述了各種冷卻技術的部署注意事項。
連續冷卻是指爲關鍵的IT設備提供穩定的熱環境而不發生任何中斷的能力。持續冷卻需要一個穩定的服務器入口溫度，在任何冷卻系統電源中斷後，機械系統重新啓動所需要的時間(包括轉到發動機發電機的時間(如果適用))。它還需要對設計好的冷通道溫度進行適當的維護。
保持一個穩定的熱環境有助於減少UPS輸出負載突然增加的情況發生。負載的增加可能是由於服務器風扇功耗的增加，以幫助彌補暫時的冷卻損失。如果負荷管理不善，增加的負荷會使UPS超負荷運轉，影響整個設備的運行。
美國供暖、製冷和空調工程師協會(ASHRAE)與主要IT設備製造商合作，制定了數據處理環境的熱指南，其中包括推薦的計算機設備入口空氣溫度，以保證服務器、存儲設備和網絡設備的可靠運行。截至2015年,ASHRAE指南(接受全球)建議設備入口幹球溫度保持18-27°C(66 - 81°F) 之間,與露點溫度9°C到15°C(階等級°F)和相對溼度低於60%,以滿足製造商的標準。需要注意的是，對於實際服務器入口溫度，連續冷卻的要求與ASHRAE指南無關。服務器入口溫度遵循ASHRAE指南是基於組織個人需求的所有者決策。
然而，正常運行時間研究所的連續冷卻要求與ASHRAE的允許變化率指南相聯繫，因爲它涉及到一個穩定的熱環境的定義。ASHRAE指南規定了IT設備入口溫度的最大允許變化。磁帶存儲的數據中心(專門)典型的IT設備的最大允許溫度變化是限制在每小時5°C。所有其他設備是有限的最大允許溫度變化爲20°C/小時。數據中心與任何類型的設備,ASHRAE限制了這種變化的速度在任意15分鐘內5°C。需要注意的是，這不是一個變化率，而是一個離散的溫度上下區間。
一個連續冷卻的解決方案必須能夠提供穩定的熱環境，在整個機械冷卻系統重啓所需要的時間內。
這些參數在實際應用中有很多影響。舉一個例子:
考慮一個帶有冷通道密封的數據中心，其中冷凍水計算機房空氣處理（CRAH）裝置使用供氣溫度控制方法並且正常設定點爲20°C。 如果控制死區設置爲1°C，這意味着在正常操作期間，假設CRAH單元和IT設備之間沒有空氣混合，則設備將提供19-21°C的IT設備入口溫度。
如果當設備向關鍵環境供應19°C空氣時發生故障或市電功率損失，並且故障導致CRAH設備在其峯值處將其溫度升高至24°C，那麼入口溫度不能在15分鐘偏離19-24°C。這意味着如果設備在15分鐘內恢復，則設備不能過冷到供氣溫度降至19°C以下的程度。
保持該溫度範圍需要密切關注用於指導CRAH單元冷卻的控制算法。使用相同的示例，如果在恢復之前故障導致峯值供氣溫度爲22°C，則恢復可以冷卻至17°C，以便在任何15分鐘的時間內保持在5°C的限制範圍內。
還必須考慮恢復機械冷卻所需的時間。雖然ASHRAE使用15分鐘的週期來定義允許的最大溫度變化，但是《標準：拓撲結構》還要求，在任何冷卻生產中斷或市電中斷之後，連續冷卻解決方案能夠在機械冷卻系統重啓所需的整個時間內，提供穩定的熱環境。機械系統重啓時間，是從失去市電的時刻開始，直到發動機發電機（或其他現場發電系統）啓動並關閉到關鍵負載，當機械系統恢復供電運行，並能在穩態運行條件下提供額定冷量。例如，在重新啓動並運行正常供水和回水條件和流量之前，冷水機組不能算作正式運行。
雖然製造商正在減少設備重啓時間，但是在確定穿越時間時，需要將功率損失與恢復系統產生穩定冷卻的能力之間的間隔作爲數據點。例如，如果在斷電後恢復穩定的機械冷卻需要10分鐘，那麼蓄冷罐（TES）必須能夠提供10分鐘的冷凍水儲存。
雖然Tier IV是唯一需要連續冷卻的Tier級別，但IT負載密度高於平均值的數據中心，應考慮，使用連續供冷來緩解由於公用電源或組件故障導致的大幅溫度升高。作爲參考，Uptime Institute進行了一次6千瓦/機架平均功率機房的演示。在冷卻失效後，甚至僅僅在空氣失去流動後，60秒內，計算機房內的進氣溫度，即超過計算機房規定範圍的最高值。此外，該演示表明，1分鐘的冷卻損失需要20分鐘才能恢復。
考慮市電斷電的情況，在此期間UPS繼續爲IT設備供電，但機械設備運行中斷。根據部署的冷卻技術，這種中斷可能會持續幾分鐘。在此期間，計算機房的任何溫度升高都可能損壞IT設備。連續冷卻提供了橋樑，使熱環境保持穩定，直到機械或其他冷卻系統恢復。正確設計的連續冷卻解決方案可以防止平均服務器進氣溫度的任何增加。
連續冷卻提供了橋樑，使熱環境保持穩定，直到機械或其他冷卻系統恢復。
應用連續冷卻要求
T4是唯一需要持續冷卻的等級。下面是一些實現連續冷卻的方法示例。等級標準不是規範性的，而是提供基於結果和性能的標準，因此可能存在其他方法來實現在下面描述的基礎上持續冷卻的目標。
例1：
用於冷凍水系統的連續冷卻通常利用TES能力（也稱爲冷凍水儲存）來完成。二級泵和CRAH也需要安裝在容錯UPS電源上。電源可以是IT UPS或專用於機械系統的單獨的，可並行維護和容錯的UPS系統。如果冷卻系統處於一次泵系統，則主泵需要安裝在UPS上。此外，必須考慮蓄冷罐以及它們如何連接到冷凍水分配。根據罐與冷凍水分配系統的連接，可以混合供應和返回（因此更溫暖）的冷凍水，從而可能減少冷凍水儲罐可以爲IT設備提供穩定的熱環境的時間。
例2：
直接膨脹（DX）系統的連續冷卻，要求計算機房空調（CRAC）和外部冷凝器在可同時維護和容錯的UPS系統上。此外，DX系統可能需要一些額外的工程分析來滿足連續冷卻要求。在CRAC正常運行期間壓縮機循環可使壓縮機暫停運行幾分鐘以保護壓縮機。在高於平均密度的環境中，這些間隙可能在正常操作期間和故障期間失去公用電力，引起大的溫度波動，使得穩定的熱環境更難以實現。
例3：
對於蒸發系統（如直接蒸發式或間接式蒸發式熱交換器）的連續冷卻，需要水泵（二次或系統循環）和分配風扇在容錯UPS電源上。
例4：
對於可以全年提供冷卻的100％外部空氣系統的連續冷卻要求風扇（或將空氣輸送到計算機房的系統）安裝在容錯UPS電源上。
當轉輪式UPS系統作爲IT UPS部署（轉輪式UPS應該是處在柴發上），並且冷卻系統位於不間斷總線上時，可能不需要額外的連續冷卻措施，因爲機械系統在從公用設施到發動機 - 發電機的轉換期間不會出現中斷（或其他現場電力。如果冷卻水系統與沒有電池的旋轉式UPS一起部署，則現場必須證明如果沒有安裝TES，平均服務器入口溫度不會超過之前規定的限制。應對每個具體案例進行審查，以確保在失去電力事件期間滿足對穩定熱環境的要求。
鑑於設施及資訊科技資產可能受損，持續冷卻對任何平均密度在4千瓦以上的設施來說，都是合理的保障。
結論
通過在冷卻系統的任何中斷期間爲IT環境提供熱穩定性，例如從公用事業中斷到發動機 - 發電機功率的過渡，連續冷卻確保公用事業不會導致對IT硬件或關鍵設備的高成本熱損壞， 也不要將UPS輸出負載增加到過載點。 連續冷卻僅是Tier IV認證的要求，但對於設施和IT資產可能受到的損害來說，連續冷卻對平均密度超過4 kW的任何設施都是合理的保障。
修改
ATD技術論文系列:連續冷卻，版本b。本版本的所有更新均於2017年10月生效。
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