数据中心应用风冷型系统和冷冻水型系统之比较与分析
- 格式:doc
- 大小:317.50 KB
- 文档页数:11
数据中心各空调系统对比数据中心各空调系统对比1. 引言本文旨在对数据中心中常用的各种空调系统进行对比,以便管理员在选择适合其数据中心的空调系统时能够做出明智的决策。
我们将详细介绍每种空调系统的工作原理、优点和缺点,并针对不同方面进行比较。
2. 传统空调系统2.1 工作原理传统空调系统主要通过制冷剂循环来实现室内空气的降温。
制冷剂在蒸发器中吸收热量并蒸发,然后在冷凝器中释放热量并凝结成液体。
2.2 优点- 成熟的技术和经验- 价格相对较低- 易于维护和维修2.3 缺点- 能耗较高- 不适合大规模数据中心- 对环境的影响较大3. 精密空调系统3.1 工作原理精密空调系统使用制冷剂和水来实现空气的降温。
与传统空调不同的是,它可以根据需要进行精确的温度和湿度控制。
3.2 优点- 更精确的温湿度控制- 较低的能耗- 适合中小型数据中心3.3 缺点- 成本较高- 需要定期维护和保养4. 新风空调系统4.1 工作原理新风空调系统通过引入新鲜空气,并与室内空气进行混合来实现空调效果。
这种系统可以有效排除室内污染物,并提供良好的通风。
4.2 优点- 提供新鲜空气,改善室内环境质量- 适用于大规模数据中心- 节能环保4.3 缺点- 需要专门的新风系统安装- 成本较高5. 水冷系统5.1 工作原理水冷系统通过将热量转移到冷却介质(通常是水)中来实现空气的冷却。
冷却介质通过水冷却机组循环运行,从而带走热量。
5.2 优点- 散热效果更好- 节约空间- 适用于高密度数据中心5.3 缺点- 价格昂贵- 安装和维护要求高6. 对比分析在以下方面,我们对上述四种空调系统进行对比分析: - 能效比- 适用规模- 成本效益- 维护要求- 环境友好性7. 结论根据我们的分析,不同的数据中心空调系统适用于不同的场景。
在选择空调系统时,管理员应考虑数据中心的规模、预算和环境要求,并综合权衡好处和成本。
附件:本文档不涉及附件。
法律名词及注释:1. 制冷剂:一种用于吸热和释放热量的介质,在制冷循环中发挥重要作用。
隹Isl^iSls V12021年第03期(总第219期)基于5GBBU的风冷系统与液冷系统对比分析王飞,李毅潇,袁朋(中国移动通信集团河南有限公司,河南郑州450000)摘要:目前,5G技术迅猛发展,对电子信息设备性能要求越来越高,性能提升必将带来电子元件的发热量和热流密度大幅度增加,而由此引发的电力消耗也必将成倍增长。
各大运营商已经确定在通信行业中,电费为最高的OPEX支出,而在移动通信网络中,80%的能耗来源于广泛分布的基站。
5G网络发展带来更加密集的基站建设,这意味着更高的能耗,因此如何及时排走电子元件工作时产生的热量,将成为5G网络发展面临的一大成本挑战。
关键词:5G BBU;液冷系统;节能减排;降低能耗中图分类号:TN929.5文献标识码:B文章编号:2096-9759(2021)03-0221-040引言随着人工智能、云计算、大数据等分布式计算架构的创新和发展,作为信息基础设施的数据中心承担的计算量越来越大,对计算效率的要求越来越高。
为了应对种种挑战,数据中心的功率密度节节攀升,散热需求越来越迫切,给机房散热带来巨大的挑战,传统的散热设计和设备面临革新。
如何同时兼顾高效计算和高效散热是当前急需解决的问题。
近年来液冷技术作为服务器级的制冷手段已经逐渐崛起。
贴近热源,就近制冷以及服务器液冷替代风冷成为技术发展趋势。
因此,有必要开展液冷技术应用性研究。
1目前机房难点和液冷系统优势据统计,三大运营商与铁塔公司于2018年度投建的基站数量已超过400万个,预计在将来,随着5G的不断深入布局,其密度将超过现有规模的4倍以上。
其中,相当大的一部分基站是采用家用空调和自然通风的方式,环境质量较差。
即使釆用专用基站空调,大部分的PUE值也超过2.0。
同时,电价上浮,电力扩容较难,如何合理利用现有的电力资源将是一个新的课题。
1.1传统风冷机柜散热局限性5G网络使用频谱较高,基站密度较大,将导致基站数量特别是城市基站数量激增。
数据中心各空调系统对比数据中心各空调系统对比⒈引言数据中心是存储、处理和传输大量重要数据的关键设施。
在数据中心中,温度和湿度的控制对于设备的稳定运行和数据的安全非常重要。
因此,选择合适的空调系统对数据中心的运行至关重要。
本文将对不同的空调系统进行详细对比,并提供有关每种系统的优缺点,以及适用的场景和建议。
⒉传统冷水空调系统传统冷水空调系统使用冷水循环来调节数据中心的温度。
它由压缩机、冷凝器、蒸发器和冷水循环组成。
主要特点包括:- 优点:广泛应用于传统数据中心,成熟可靠。
具有较强的制冷能力和出色的温度控制能力。
- 缺点:能耗高,运行成本较高。
需要占用较大的空间。
维护较为复杂。
⒊精密空调系统精密空调系统提供高精度的温度和湿度控制,适用于对环境要求非常严格的数据中心。
主要特点包括:- 优点:高精度温湿度控制。
高效节能。
可靠稳定。
适用于大型数据中心。
- 缺点:价格较高。
需要专业维护与管理。
⒋直接膨胀空调系统直接膨胀空调系统通过直接用冷却剂对空气进行冷却来调节温度。
主要特点包括:- 优点:安装简便,占用空间小。
成本较低。
节能。
- 缺点:温度控制相对较差。
适用于中小型数据中心。
⒌风冷空调系统风冷空调系统利用冷却风进行温度调节。
主要特点包括:- 优点:安装简便,不需要水源。
适用于较小规模的数据中心。
- 缺点:效率较低。
温度调节相对困难。
需要排气和换气设备。
⒍混合空调系统混合空调系统结合了传统冷水空调系统和直接膨胀空调系统的特点。
主要特点包括:- 优点:灵活性较高。
适用于多样化需求和不同规模的数据中心。
- 缺点:价格较高。
需要更复杂的设计和维护。
⒎结论选择合适的空调系统对于数据中心的稳定运行至关重要。
根据数据中心的规模、需求和预算等因素,可以选择传统冷水空调系统、精密空调系统、直接膨胀空调系统、风冷空调系统或混合空调系统。
⒏附件本文档涉及附件,请参阅附件部分。
⒐法律名词及注释本文档中涉及的法律名词及其注释请参照相关法律和法规。
数据中心常见冷却方式介绍数据中心机房内部温湿度环境的控制要依靠室内空调末端得以实现,机房专用精密空调具有高效率、高显热比、高可靠性和灵活性的特点,能满足数据中心机房日益增加的服务器散热、湿度恒定控制、空气过滤及其他方面的要求。
数据中心传统冷却方式主要有:风冷型直接蒸发式空调机组、水冷型直接蒸发式空调机组、冷冻水型空调系统、双冷源空调系统。
传统数据中心冷却方式存在传热效率低、局部热点难以消除以及制冷系统能耗大等问题。
针对常规机房能耗较高及使用局限性的问题,数据中心行业新型的冷却方式被越来越开发及使用。
新型的冷却方式有:风侧自然冷却技术、水侧自然冷却技术和热管自然冷却技术等。
下面分别介绍这几种数据中心传统与新型的冷却方式。
1. 风冷型直接蒸发式空调系统风冷型直接蒸发式空调系统如图一所示,机组主要有框架、压缩机、蒸发器、冷凝器、电子调节阀、室内风机、室外风机、机组控制系统、温湿度传感器等组成室外侧翅片换热器作为冷凝器,室内侧翅片换热器作为蒸发器,压缩机排出的制冷剂高温气体在室外侧翅片换热器冷凝成液体后,经膨胀阀节流降压成为低温气液混合体,再流入室内侧翅片换热器,吸收热量蒸发后回到压缩机,完成一个制冷循环; 同时,从室内来的回风经过室内侧蒸发器后则被冷却降温,处理后的冷风由室内侧风机再送入室内。
2. 水冷型直接蒸发式空调系统水冷型直接蒸发式空调系统,室内机配置水冷冷凝器,由室外冷却塔提供冷却水。
机组冷凝器、蒸发器均在室内机组内,制冷循环系统管路短。
风冷型与水冷型直接蒸发式空调系统的主要区别在于冷凝器的冷却方式。
所有机组的冷却水可以做到一个系统当中,由水泵为冷却水循环提供动力。
3. 冷冻水型空调系统冷冻水型精密空调系统一般由冷水机组、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵、冷冻水型精密空调、管路及附件组成。
冷冻水型空调机组,采用冷水机组或板式换热器提供冷冻水,对机房进行温湿度控制。
冷冻水型精密空调具有高能效、结构紧凑、可远距离输送冷量的特点。
鄂尔多斯云计算数据中心规划空调研究分析报告(数据中心工作专家组讨论稿)1鄂尔多斯云计算数据中心规划是以“云计算”技术为前提,立足目前技术现状,考虑未来可能的技术发展,结合鄂尔多斯市资源优势和劣势,站在整个园区整体的角度综合权衡(综合考虑整个园区在不同发展阶段、及其各种业务类型并紧扣云计算这个主题)作出的。
规划时并没有特别强调把整体PUE值作为衡量指标,而是希望通过能效比这样的衡量方法促进数据中心的高效运行。
但不论是PUE值还是能效比,都是一种后验式衡量方法,前期的规划只能设定一个目标,并不能做到与实际运行时严格保持一致。
2制冷方案的选择需区别机房内和机房外,机房内和机房外所使用的技术基本独立,机房内的服务器只要能得到所需要的冷风,并不介意机房外采用什么方式得到冷风。
常见成熟机房空调制冷技术大致有3种,(1)直接利用空气循环将冷风送入机房内,与传统的家庭用空调原理一致。
此称“风冷机组”;(2)利用冷媒将热带出机房外,在室外将冷媒降温再循环回室内。
根据室外冷却方式分为两种:a)利用风机将冷媒带出的热带走,此称作“风冷式冷液机组”;b)利用水塔蒸发将冷媒带出的热带走,此称作“水冷式冷液机组”。
3不论是从实作角度、业务类型角度、核心技术角度来看,现在所提的云计算与传统的IDC主机托管业务都有区别。
从技术上讲,IDC主机托管是非常低端的一类业务,它在未来相当长时间内仍然会很有市场,但无法与云计算技术提供的服务、解决的问题相比拟。
自然,在能耗上、运行效率上也会相对较差。
4任何工程领域的技术革新、技术改进,总会伴随相应的代价——或者带来建设/运行成本的增加,或者带来稳定性可靠性方面的问题,等。
工程建设只能重点考虑1,2个关键制约因素前提下兼顾其他方案的优选来做设计。
大型数据中心精密空调对应冷源形式的方案分析风冷自然冷却型与水冷型主机对比分析根据“云计算”的发展,大型数据中心建设的发展趋势体现为“集中性”和“高可靠性”和“绿色节能性”。
数据中心设备散热水冷机风冷和液冷冷却方式介绍随着数据中心的进展建设中,其能耗要求在不绝降低,数据中心设备散热水冷机的液冷冷却方式是使用液体作为冷媒为发热部件散热的一种技术,接下来为您介绍风冷和液冷的冷却方式。
一、数据中心风冷冷却方式介绍以前数据中心设备散热水冷机以风冷为主,风冷是将空气作为冷媒,把服务器主板、CPU等散发出的热量传递给散热器模块,再利用风扇或空调制冷等方式将热量吹走,这也是散热系统消耗数据中心近半电力的重要原因。
风冷包含直接空气自然冷技术和间接空气自然冷技术。
直接空气自然冷可以依据室外温度结合机械制冷给数据中心内部设备散热,这种技术能效高,但空气质量的不确定性会带来较大风险,特别是室外空气湿度过高或者有害气体过多会对IT设备造成损坏。
为了躲避这种情况发生,近些年的数据中心开始采纳间接空气自然冷技术,将室外冷空气通过空气热换器对室内热空气进行冷却,躲避室外空气进入数据中心内部,受环境影响较直接冷较小。
这两种风冷技术效率都比较高,但对环境和安装要求较高,会对IT设备造成损耗降低牢靠性。
随着数据中心规模加添及单机柜功率密度加添,对制冷也提出了更高要求,面对下一代IT系统的液冷技术应运而生。
二、数据中心液冷冷却方式介绍液冷作为当前数据中心设备散热水冷机的散热方式,通过外部冷却水或冷冻水系统实现系统换热,实在是使用高比热容的液体作为传热工作介质来充足IT设备(如服务器)的冷却需求。
目前,基于液冷技术的主流方案包含冷板式液冷和浸没式液冷两种。
冷板式液冷也称间接式液冷,也就是冷媒和被冷却对象分别,不会直接接触。
通过液冷等热传导部件,将被冷却对象的热量传递到冷媒中。
一般冷板式液冷只用于冷却CPU、内存等关键器件,只占总发热量的一半左右,因此还需要搭配风冷散热,可以削减IT设备自带风扇的数量和电耗,实现很大程度的。
浸没式液冷也叫直接式液冷,是将IT设备包含服务器主板、CPU、内存等发热量大的元器件全部浸入冷却液中,用冷却液体替代空气给IT设备降温,让被冷却对象与冷媒直接接触,因发热元器件冷却均匀度更好,可以选择肯定温度下相变的液体。
常见数据中心冷却系统(二)引言概述:数据中心是现代信息技术的重要基础设施,为了保障数据中心设备的正常运行,冷却系统是不可或缺的。
本文将探讨常见的数据中心冷却系统,以便更好地了解和选择适合的冷却系统。
一、空调冷却系统1. 精密空调系统:采用高精度温度控制和湿度控制,保证数据中心的环境稳定性。
2. 风冷式空调系统:利用强制循环冷却的原理,通过风扇将热空气带出,保持数据中心的良好散热效果。
3. 水冷式空调系统:利用冷却水循环系统,通过水冷却设备将热量带走,确保数据中心的正常工作温度。
二、自然冷却系统1. 自然风冷却系统:利用室外空气的自然对流,通过设计合理的进气口和出气口,提供充足的新鲜空气和散热效果。
2. 冷水柜系统:通过提供冷却水来冷却设备,而冷却水则是通过地下水或蓄冷塔来提供的,既节能又环保。
三、间接蒸发冷却系统1. 蒸发式冷却系统:通过蒸发冷却原理,将冷却水喷洒在热交换器上,通过风扇将热空气带走,实现数据中心的降温。
2. 吸附式冷却系统:利用化学吸附材料吸附水分和热量,通过脱附过程将热量带走,达到冷却效果。
四、直接蒸发冷却系统1. 直接蒸发冷却系统:将冷却介质和空气直接接触,通过物质的蒸发吸热原理,将数据中心的热量带走。
2. 溴化锂吸收式制冷系统:利用溴化锂和水的吸收-脱吸附过程,实现对热能的吸收和释放,对数据中心进行冷却。
五、液体冷却系统1. 直接水冷系统:将冷却介质直接引入设备,通过水管将热量带走,有效降低设备的工作温度。
2. 直接液体冷却系统:利用低沸点液体来吸收设备的热量,通过循环将热量带走,确保数据中心的正常运行。
总结:选择适合的数据中心冷却系统对于数据中心的正常运行至关重要。
通过本文的讨论,我们了解到了常见的数据中心冷却系统,包括空调冷却系统、自然冷却系统、间接蒸发冷却系统、直接蒸发冷却系统和液体冷却系统。
根据具体需求和资源条件,可以选择适合的冷却系统来提高数据中心的运行效率和稳定性。
风冷精密空调方案与冷冻水型精密空调方案的能耗分析一、空调制冷形式对于中国大部分的中小型计算机机房工程而言,采用直接风冷一拖一精密空调的形式较多,这种空调形式的优点在于系统形式简单、安装简单、施工周期短、维修方便、维保工作量少、初投资相对低廉等,因此在中国的计算机机房项目中得到广泛的应用。
但风冷一拖一精密空调方案最大的缺点就是制冷效率低,由于每一组精密空调都自带压缩机,精密空调的制冷系数(COP值)极低,一般不超过3.0。
对于面积越来越大型化和服务器发热量越来越大的新建数据中心而言,使用风冷一拖一精密空调将会耗费巨大的电能。
在临沂商行的项目中,结合现场情况,由于设备平台与计算机机房在同一层,且两者相邻,采用“风冷一拖一精密空调”形式和“风冷冷水机组+精密空调”形式都比较适合;若采用“水冷冷水机组+开式冷却塔”的空调形式,由于大楼不一定能提供单独的制冷机房,且楼板的开洞工作量较大,冷却塔的维护保养工作量较大,因此在该项目中不建议采用“水冷冷水机组+开式冷却塔”的空调形式。
二、三种空调形式的简介1、风冷式一拖一精密空调形式此种空调形式是最简单的空调形式,压缩机位于室内机内,通过冷媒管连接室外机。
其空调系统形式如下图:1对于全年均需制冷的计算机机房,精密空调压缩机需全年全天候运行。
2、风冷冷水机组+精密空调形式此种空调形式的冷源由风冷冷水机组提供,风冷冷水机组提供7/12℃的冷冻水供回水,机房专用空调采用冷冻水型精密空调。
其空调系统形式如下图:23对于全年均需制冷的计算机机房,风冷冷水机组需全年全天候运行。
3、风冷冷水机组+Free Cooling (闭式冷却塔)+精密空调形式此种空调形式的冷源在夏季时由风冷冷水机组提供,风冷冷水机组提供7/12℃的冷冻水供回水,机房专用空调采用冷冻水型精密空调;在冬季或过度季节,理论上当室外湿球温度低于12℃时,冷冻回水先通过Free Cooling 设备,对12℃的冷冻回水进行降温处理,再将降温处理后的冷冻回水送至风冷冷水机组的蒸发换热器进行进一步降温。
数据中心制冷系统发展趋势在当今数字化的时代,数据中心已成为支撑全球经济和社会运转的关键基础设施。
随着数据处理需求的不断增长,数据中心的规模和能耗也在急剧增加。
其中,制冷系统作为保障数据中心稳定运行的重要组成部分,其性能和效率直接影响着数据中心的可靠性和运营成本。
因此,了解数据中心制冷系统的发展趋势对于行业的可持续发展至关重要。
过去,数据中心的制冷系统主要采用传统的风冷和水冷技术。
风冷系统通过风扇将冷空气吹入机柜,带走服务器产生的热量;水冷系统则利用水的高比热容将热量带走。
然而,随着数据中心的密度不断提高,这些传统的制冷方式逐渐暴露出一些局限性。
首先,风冷系统的制冷效率相对较低,在应对高热密度的服务器时往往力不从心。
而且,大量风扇的运行会产生较大的噪音和能耗。
水冷系统虽然制冷效率较高,但存在漏水的风险,且系统的复杂性和维护成本也较高。
为了克服这些问题,新型的制冷技术不断涌现。
其中,液冷技术成为了近年来的研究热点。
液冷技术主要包括浸没式液冷和冷板式液冷两种方式。
浸没式液冷是将服务器直接浸泡在冷却液中,通过冷却液的循环流动带走热量。
这种方式具有极高的散热效率,能够有效地应对超高热密度的服务器,并且大大降低了噪音。
然而,浸没式液冷对冷却液的性能要求较高,且需要对服务器进行特殊的设计和改造,前期投入较大。
冷板式液冷则是在服务器的发热部件上安装冷板,冷却液在冷板内部循环流动,从而将热量带走。
相比浸没式液冷,冷板式液冷的改造难度较小,成本相对较低,更容易在现有数据中心中推广应用。
除了液冷技术,自然冷却技术也在数据中心制冷系统中得到了越来越广泛的应用。
自然冷却技术利用外界的自然冷源,如冷空气、冷水等,来降低数据中心的制冷能耗。
例如,在冬季或早晚温度较低的时候,直接引入室外冷空气进行制冷;或者利用附近的河流、湖泊等水源的低温水进行冷却。
此外,人工智能和机器学习技术也开始在数据中心制冷系统中发挥重要作用。
通过对数据中心的运行数据进行实时监测和分析,智能控制系统可以根据服务器的负载、环境温度等因素动态调整制冷系统的运行参数,实现精细化的管理和节能优化。
风冷精密空调方案与水冷精密空调方案对比-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN风冷精密空调方案与冷冻水型精密空调方案的能耗分析一、空调制冷形式对于中国大部分的中小型计算机机房工程而言,采用直接风冷一拖一精密空调的形式较多,这种空调形式的优点在于系统形式简单、安装简单、施工周期短、维修方便、维保工作量少、初投资相对低廉等,因此在中国的计算机机房项目中得到广泛的应用。
但风冷一拖一精密空调方案最大的缺点就是制冷效率低,由于每一组精密空调都自带压缩机,精密空调的制冷系数(COP值)极低,一般不超过。
对于面积越来越大型化和服务器发热量越来越大的新建数据中心而言,使用风冷一拖一精密空调将会耗费巨大的电能。
在临沂商行的项目中,结合现场情况,由于设备平台与计算机机房在同一层,且两者相邻,采用“风冷一拖一精密空调”形式和“风冷冷水机组+精密空调”形式都比较适合;若采用“水冷冷水机组+开式冷却塔”的空调形式,由于大楼不一定能提供单独的制冷机房,且楼板的开洞工作量较大,冷却塔的维护保养工作量较大,因此在该项目中不建议采用“水冷冷水机组+开式冷却塔”的空调形式。
二、三种空调形式的简介1、风冷式一拖一精密空调形式此种空调形式是最简单的空调形式,压缩机位于室内机内,通过冷媒管连接室外机。
其空调系统形式如下图:对于全年均需制冷的计算机机房,精密空调压缩机需全年全天候运行。
2、风冷冷水机组+精密空调形式此种空调形式的冷源由风冷冷水机组提供,风冷冷水机组提供7/12℃的冷冻水供回水,机房专用空调采用冷冻水型精密空调。
其空调系统形式如下图:对于全年均需制冷的计算机机房,风冷冷水机组需全年全天候运行。
3、风冷冷水机组+Free Cooling(闭式冷却塔)+精密空调形式此种空调形式的冷源在夏季时由风冷冷水机组提供,风冷冷水机组提供7/12℃的冷冻水供回水,机房专用空调采用冷冻水型精密空调;在冬季或过度季节,理论上当室外湿球温度低于12℃时,冷冻回水先通过Free Cooling设备,对12℃的冷冻回水进行降温处理,再将降温处理后的冷冻回水送至风冷冷水机组的蒸发换热器进行进一步降温。
数据中心应用风冷型系统和冷冻水型系统之比较与分析数据中心应用风冷型系统和冷冻水型系统之比较与分析文/中国计算机用户协会机房设备应用分会副秘书长、北京国信天元机房环境评测技术中心常务副主任李勃前言:针对目前国内用户在对中大型数据中心项目的规划暖通系统时,经常为采用风冷系统还是水冷系统而犹豫不决的现状,本文特别以5000平米机房面积为模型,从技术安全、系统可靠、投资合理、运行节约、易于维护等方面的要求出发,通过对现行的两种机房专用系统进行综合的分析与比较,从而得出科学结论并供广大用户参考。
一、本课题研究范围本研究的范围是5000平米(地板面积)机房中所采用的机房专用空调系统部分。
总IT设备负荷按为4500千瓦规划。
二、具体分析方法考虑到该问题的复杂性,针对本项目的负荷规模,综合分析比较当前常用的两种机房专用空调系统即:风冷型机房专用空调系统和冷冻水型机房专用空调系统。
我们从以下十个方面分析比较两种系统:1、可靠性;2、漏水隐患;3、能效比;4、可扩容性;5、分期建设与灵活性;6、对建筑的外部条件要求;7、投资;8、维护管理;9、系统的适应性;10、对设计的要求。
2.1风冷冷却方式的综合分析典型风冷冷却系统机房专用空调系统图如下:该系统由空调室外机组和空调室内机组两部分组成。
对典型风冷型机房专用空调系统的十个方面分析如下:2.1.1 可靠性:风冷冷却方式的主要组成就是风冷室内机、风冷室外冷凝器,其路由为独立的冷媒管路连接,从物理连接的角度看(不考虑主备机切换、能效管理等逻辑控制与连接),系统完全独立,任意机组路由的故障不会影响其它机组,因此从系统的角度看,没有任何影响系统运行的单点故障。
2.1.2漏水隐患:风冷冷却方式因仅有加湿水管部分进入机房,相对漏水隐患较小。
降低该系统漏水隐患的主要措施有:(1)如果排水管路泄漏,机组在探测到漏水后,自动关闭进水管路,排除进一步漏水的可能;(2)如果进水管路泄漏,监控系统将立即告警。
即使不考虑设计有自动关闭进水阀的装置,在值班人员抵达现场关闭进水阀之前,因单个机房进水量小(每小时供水量小于100升),不会对机房造成大的危害。
如果设计有合适高度的拦水坝和排水孔,漏水造成对机房的隐患将彻底排除。
2.1.3 能效比:风冷冷却方式单机系统的能效比较高,从冷却的角度看,主要能耗产生于压缩机、室内风机、风冷室外冷凝器。
此方式能效比稳定,目前业界常用的风冷方式能效比约为2.7-3.1。
如考虑利用自然冷源,可进一步提高能效比,例如制冷剂泵循环模式,冬季时可停止压缩机运行,通过制冷剂泵实现制冷循环,能效比将高达6.5以上,按此计算,北京地区全年能效比(在正在修订的《GB19413计算机和数据处理机房用单元式空气调节机》中规定:全年能效比(AEER)annual energy efficiency ratio:机房空调进行全年制冷时从室内除去的热量总和与消耗的电量总和之比)将高达3.5以上。
2.1.4可扩容性:风冷冷却方式由于系统独立,路由独立,规划简单,因此几乎不受限制,只需要提前预留室内外机组的位置以及路由管井等,不需要提前对整体管路进行设计,扩容非常简单只要留出适当的扩容空间即可。
2.1.5分期建设与灵活性:风冷冷却方式非常灵活,可以非常简便地分期建设。
以此项目为例,对于多个小面积机房而言,完全可以以场地为单位,进行分期建设,在每一步建设中,再充分考虑风冷室外冷凝器场地以及冷媒路由的前提下,不需要额外考虑其它分区的建设。
2.1.6对建筑外部条件的要求:风冷冷却方式的问题存在与风冷室外冷凝器占地要求较大,但如果提前规划有面积足够大的屋顶放置冷凝器,或在机房每层建设有冷凝器平台,这个问题将得以解决。
依照本项目规模,如采用常规产品室外冷凝器的占用面积约为600平米。
2.1.7投资:对于本项目的负荷需求而言,如采用风冷冷却方式系统大约需要45-55套100千瓦机组总投资约为1500万,包括风冷空调室内外机以及安装费用,并可以分期投资,分期实施。
2.1.8维护管理:风冷冷却方式系统简单,无共用管路等,故障类型明确,机组之间互无影响,维护要求低,对维护人员的要求也较低,仅需要少量的维护人员。
2.1.9系统适应性:风冷冷却方式对室内外及距离有限制,系统管路长度有一定限制,一般标称要求室内外机单程总长度在60米之内,冷量损失可忽略不计,目前国内最长案例为单程120米。
另外,对室内外机高度差也有要求,一般标称要求风冷室外冷凝器可高出室内机20米之内,冷量损失可忽略不计,目前国内最长案例为35米;一般标称要求风冷室外冷凝器可低于室内机9米之内,冷量损失可忽略不计,目前国内最长案例为15米。
2.1.10 对设计的要求:因系统清晰、明确,属于成熟设计范畴,因此设计相对简单,安全。
综合说明:风冷冷却方式简单,可靠,在能效、可扩容性等方面具有不可比拟的优势,因此最为常用。
国内类似的中大型机房采用风冷系统的案例非常多。
2.2、冷冻水冷却方式的综合分析典型的冷冻水系统机房专用空调的系统结构如下:该系统由:室内冷冻水机房空调、冷冻水供回水管路、冷冻水水泵、冷冻水机组、冷却水塔、冷却水供回水管路、冷却水泵等部分组成。
对典型的冷冻水机房专用空调系统的十个方面分析如下:2.2.1可靠性:如果将冷冻主机部分设计为单机系统,或管路系统设计为单管路,将存在严重的单点瓶颈,一旦冷冻主机故障或管路故障,整个系统将瘫痪,因此如果该系统采用冷冻水冷却方式,必须采用主机备份和双管路系统来解决,要求冷冻主机系统、冷却水系统、泵系统采用N+X备份,确保任意系统发生故障,整个系统正常提供冷冻水。
如项目采用冷冻水主设备冗余、管路系统采用双环管网等设计,在任意管路或主器件出现问题,仍能不影响绝大部分的机组运行。
2.2.2漏水隐患:冷冻水冷却方式隐患较大,问题在大型冷冻水管进入机房,就存在水浸机房的风险,一旦进入机房的主管路发生问题,由于水量大,很难通过防水坝以及排水孔排除漏水。
这就需要设计有漏水报警与联动系统(例如在发生漏水时,立即判断并自动关闭相应段的水阀),并需要在系统运行的每个月进行检查,避免出现即使漏水告警系统发出信号,但电动水阀也无法关闭的问题。
若主管路发生漏水将带来灾难性影响。
2.2.3 能效比:冷冻水冷却方式中,大型冷冻主机的压缩机能效比高于机房空调压缩机,但是整个冷冻水的耗电包括压缩机、冷冻水泵、冷却水系统、末端冷冻水机组的总耗电,这样,针对整个空调系统的能效比约在2.5~3.5。
而综合效率取决于冷冻主机的效率,总冷量为4500KW的系统冷冻水主机能效比取国标二级能效5.6,按5000平方米机房计算,并考虑冷冻主机水泵冷却塔能无极调节变频时,总能效比显示出优势。
当然,可以设计在冬季利用自然冷源,进一步提高全年能效比。
例如应用风冷直接蒸发式冷却塔,优势是冬季节能明显,缺点是价格较高,夏季使用效率较低。
另外,如果设计为相对高的进出水温度,例如:不是设计为传统的7℃进水,12℃回水(此时制冷终端冷冻水机房专用空调的显热比在80%左右),而是设计为10℃进水,16℃回水,将提高制冷终端冷冻水机房专用空调的显热比,甚至达到100%,这样,将减少因低显热比的除湿与加湿能耗,进一步实现节能,但代价是将设计有更多数量的制冷终端冷冻水机房专用空调,这种方法已经在国内最新的一些项目中应用。
2.2.4可扩容性:冷冻水冷却方式的管路系统和主机系统,都需要提前规划设计,例如否则后期扩容难度大。
冷冻主机系统可按N+X方式逐一设计,但管路系统无法逐一设计,必须根据终期容量进行统一设计,否则后期无法更改,这样就会带来很多问题,例如:前期管路设计与冷冻主机设计很难匹配运行的问题等,同时也会影响前期运行的效率。
因此需要在设计中充分考虑。
2.2.5分期建设与灵活性:冷冻水冷却方式的主管路系统需要提前安装到位,制冷主机可分期实施,末端管路系统因主管系统限制,调整余地少,水路平衡和互相干扰大,因此对设计要求很高,分期建设难度很大,很难在不同建设时期保证系统都运行在最佳状态。
2.2.6对建筑外部条件的要求:这一点是冷冻水冷却方式的优势,其冷冻主机和冷却塔可以集中布置,占地面积少。
但不足在于,如果冷冻主机系统或其冷却塔设计在屋面,则对承重要求高。
如设计在地下室,需要进行好降噪工作等。
本项目规模下冷冻水主机一般设计在地下室,按2+1备份,2600kW/台考虑,并考虑配电、泵、控制装置、水处理装置、管路,需要约300~400平方米。
冷却塔一般设计在楼顶或户外地面,选择按3台2+1备份考虑,占地约100平方米。
2.2.7投资:针对5000平米机房,与风冷冷却方式比较,冷冻水冷却方式投资较高。
包括冷冻主机、冷却塔、管路、末端冷冻水机房专用空调等系统,应设计有冷冻主机水泵冷却塔能无极调节变频系统等,另外北京地区必须考虑冷却水防冻问题,因此将进一步增加成本。
如为高可用性要求机房,为考虑安全性,设计为双盘管冷冻水系统,也就是说冷冻水机房专用空调同时设计有两套盘管,并有两路进水、两路排水,正常运行时一路供回水系统和一套盘管工作,另一路处于备用,任意路系统无法正常供水,系统将自动切换到另一套盘管。
此方案将进一步保障系统的安全性,但同时也将增加投资。
2.2.8可维护管理:冷冻水冷却方式需要高水平的运行与维护队伍,需要时时检测水管路系统的压力、水温,检查冷冻主机、冷却塔、泵的运行状态,实验关键电动水阀以及漏水检测元件的有效性,因此必须建设有高水平的运行维护队伍,对人员素质要求较高,投入运维方面的人员开支等远高于风冷系统。
2.2.9系统的适应性:冷冻水冷却方式适应管路较长(水泵扬程范围内)。
目前国内选择冷冻水冷却方案,一般有两种情况:情况一:应用冷冻水空调的投资收益率适合的超大机房;情况二、无法设计风冷室外冷凝器场地的机房。
2.2.10对设计的要求:如为高可用性要求,必须考虑冷冻主机的备份问题、双管路设计、双盘管冷冻水空调末端设计,冷冻主机水泵冷却塔能无极调节变频设计等,关键设计包括可点水压的平衡性,末端水流量、压降的合理性等等,因此对设计的要求非常高。
综合说明:优点(适合管路长,高度,建筑外立面考虑美观)与缺点都非常明显,系统的高效性与系统的可扩容性、系统的可分期实施性、系统的灵活性形成了不可调和的矛盾。
2.3 风冷冷却方式与冷冻水冷却方式的系统比较表为方便对比分析特制作下表予以比较:(表一)三、风冷冷却方式与冷冻水冷却方式的运行能耗分析(北京地区)为了实现国家节能减排的要求,特对该项目的运行能耗情况作了估算性的分析。
整体运行能耗估算比较说明:(1)对比风冷、冷冻水不同冷却方式,在北京地区,针对5000平方米机房的不同运行成本;(2)年耗电量计算负荷取值,即在不同环境温度下,机房受环境变化影响的空调负载率的变化:≤0℃,80%负载;0—15℃,85%负载;15—25℃,90%负载;25—35℃,95%负载;>35℃,100%负载;(3)冷冻水空调耗电和冷冻水主机能效比有直接关系。