淺析數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)的節(jié)能技術

數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗應從兩個方面入手，第一是減少數(shù)據(jù)中心IT設備對電能的需求，降低其能耗和發(fā)熱量，第二是提高供電和制冷系統(tǒng)的效率，減少不必要的浪費。今天我們一起討論下數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)的節(jié)能。

數(shù)據(jù)中心機房單位面積能耗由10年前的400~500W/m2迅速升高到目前的800~1000W/m2，而且還呈現(xiàn)不斷上升的趨勢。尤其是目前高密度IDC機房設備集成度的提高，已經使單機架的功率大幅度提升。臺式服務器機架功率為1.5kW，模塊式服務器機架功率為10kW左右，現(xiàn)在最新的刀片式服務器機架功率高達30kW。高耗電，必然產生了高發(fā)熱，因此IDC機房的空調需求量也大幅度增加。

1.針對數(shù)據(jù)中心機房IT設備用電功耗及機房散熱要求。應采用相對應的機房制冷系統(tǒng)解決方案和機房散熱方案：

1）當機房機柜功耗在3~6kW時，建議采用風冷或水冷空調系統(tǒng)，采用面對面，背對背的冷熱通道分隔的機房氣流組織進行規(guī)劃和建設。在當?shù)貧夂蛟试S的條件下，可考慮能效比較高的水冷空調系統(tǒng)和自然風冷冷卻方案。當機房局部產生熱島時，可使用有氣流導向的變風量送風地板，增強機房熱島區(qū)的局部散熱。

2）當機房機柜功耗在8~15kW時，建議采用封閉冷通道氣流組織進行規(guī)劃，采用風冷或者水冷空調系統(tǒng)。在機房局部功率產生熱島時，可使用EC風機與送風地板，增強機房熱島區(qū)的局部散熱；在機房局部產生高功率熱島時，使用機房行間空調封閉局部進行內部增強快速散熱。

3）當機房機柜功耗在15~25kW時，建議采用機房行間空調，機柜封閉增強機房熱島區(qū)的局部散熱，有條件可采用冷板式機柜，柜內熱空氣與冷卻水在柜內進行熱交換的冷卻技術。

4）當機房功率大于25kW時，考慮更加高效的散熱冷卻技術，采用液冷技術，高密度服務器高度熱品質冷卻系統(tǒng)。

從以上方案，我們可以看出，對于傳統(tǒng)的低功率機柜，利用風冷空調制冷技術即可滿足其運行條件。當功率大于10kW時，需采用封閉通道并采用行間空調制冷。當功率大于15kW時，需采用冷板式制冷技術滿足機柜運行需要。當功率大于25kW時，考慮更加散熱高效的浸沒式液冷技術。

云數(shù)據(jù)中心發(fā)展趨勢為大規(guī)模、高密度機房，傳統(tǒng)的空調制冷方式將很難滿足未來的數(shù)據(jù)中心運行要求。如何更加高效節(jié)能，我們對比一下上述液冷技術路線與傳統(tǒng)技術性能PUE。

2.不同冷卻技術能耗對比

對比傳統(tǒng)空氣冷卻、冷板式、浸沒式液冷，不考慮外界環(huán)境因素變化，三種技術對比如下：

總結

分析三種技術運行工況，制冷系統(tǒng)制冷能耗總體不斷降低。冷板式對于傳統(tǒng)風冷冷卻技術能夠有效大幅度降低能耗，浸沒式液冷能夠更進一步節(jié)能降耗，PUE可以達到1.09。隨著國內對數(shù)據(jù)中心節(jié)能指標控制越加嚴格，PUE有更進一步降低的趨勢，有此可見，浸沒式液冷在高功率、大規(guī)模數(shù)據(jù)中心節(jié)能應用存在廣闊的前景。隨著技術不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)將會更加高效節(jié)能。
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