数据中心(IDC机房)冷源设备之高温冷机

数据中心常见的制冷方式概述及解释说明1. 引言1.1 概述数据中心是现代社会不可或缺的基础设施，用于存储、处理和传输大量的数据。

然而，随着计算机和服务器的不断发展，它们所产生的热量也越来越多，对数据中心进行有效的制冷成为了一项迫切需要解决的问题。

各种制冷方式因此应运而生，以确保数据中心能够正常运行并保持理想的工作温度。

1.2 文章结构本文将首先对常见的数据中心制冷方式进行概述及解释说明。

然后在接下来的章节中详细介绍每种制冷方式的原理、应用以及优缺点，并进行比较与分析。

最后，文章将展望未来发展趋势并给出结论。

1.3 目的本文旨在提供关于数据中心常见制冷方式的全面介绍，并对每种方式进行详细解释说明。

读者可以通过本文了解到不同制冷方式之间的差异和适用场景，帮助其选择合适的方案来满足自己数据中心制冷需求。

同时，本文也为进一步研究和改进数据中心制冷技术提供了一定程度的参考。

2. 常见的制冷方式2.1 空调制冷方法空调制冷是目前使用最广泛的一种数据中心制冷方式。

它采用了压缩循环制冷系统，利用制冷剂进行热量的吸收和释放。

该方法通过将新鲜空气进入数据中心并经过过滤、降温后供应给设备以保持其正常工作温度。

在此过程中，空调系统将热量排出建筑物外部或转移到其他区域。

2.2 液冷制冷方法液冷制冷方法是另一种常见的数据中心制冷技术。

与空调制冷不同，液冷系统通过将液体直接引入数据中心设备或机架内部来实现散热。

这些液体可以是水或者具有良好热传导性能的液态金属（如液态铜）等。

利用此方法，数据中心可以更高效地移除设备产生的热量。

相较于空调制冷方式，液态散热具有更高的换热效率和更少的能量消耗。

2.3 相变材料制冷方法相变材料制冷是一种新兴而有潜力的数据中心制冷技术。

相变材料是一种可以在特定温度范围内完成相变（如固态到液态）的物质。

当相变材料吸收热量时，它会发生相变并储存大量的热能。

而当环境温度下降时，相变材料会释放储存的热量从而保持设备的正常工作温度。

数据中心大型冷冻水系统介绍随着互联网行业高速发展，数据业务需求猛增，数据中心单机柜功率密度增加至6~15kw，数据中心的规模也逐渐变大，开始出现几百到上千个机柜的中型数据中心。

随着规模越来越大，数据中心能耗急剧增加，节能问题开始受到重视。

在办公建筑中大量采用的冷冻水系统开始逐渐应用到数据中心制冷系统中，由于冷水机组的COP 可以达到6以上，大型离心冷水机组甚至更高，采用冷冻水系统可以大幅降低数据中心运行能耗。

冷冻水系统主要由冷水机组、板式换热器、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵以及通冷冻水型专用空调末端组成。

系统采用集中式冷源，冷水机组制冷效率高，冷却塔放置位置灵活，可有效控制噪音并利于建筑立面美观，达到一定规模后，相对于直接蒸发式系统更有建造成本和维护成本方面的经济优势。

1、冷水机组冷水机组包括四个主要组成部分：压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，从而实现了机组制冷制热效果。

中大型数据中心多采用离心式水冷冷凝器冷水机组。

冷水机组的作用：为数据中心提供低温冷冻水。

原理：冷水机组是利用壳管蒸发器使水与冷媒进行热交换，冷媒系统在蒸发器内吸收高温冷冻水（21℃）水中的热量，使水降温产生低温冷冻水（15℃）后，通过压缩机的作用将热量带至壳管式冷凝器，由冷媒与低温冷却水水进行热交换，使冷却水吸收热量后通过水管将热量带出到外部的冷却塔散热。

如图，开始时由压缩机吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体送冷凝器；高压高温气体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体；当常温高压液体流入热力膨胀阀，经节流成低温低压的湿蒸气，流入壳管蒸发器，吸收蒸发器内的冷冻水的热量使水温度下降；蒸发后的制冷剂再吸回到压缩机中，又重复下一个制冷循环。

2、板式换热器当过渡季节及冬季室外湿球温度较低时，可以使用板式换热器利用间接水侧自然冷却技术为数据中心制冷。

间接水侧自然冷却技术指利用室外较低的湿球温度通过冷却塔来制备冷水，部分或全部替代机械制冷的一项技术，冷却塔自然冷却属于水侧自然冷却，冷却塔自然冷却是目前数据中心采用最多的自然冷却技术之一。

数据中心(IDC机房)暖通设备-冷水机组介绍随着互联网行业的高速发展，数据中心的规模和能耗也在迅速增加。

为了解决这一问题，越来越多的数据中心开始采用冷冻水系统作为制冷系统，其中核心设备之一就是冷水机组。

冷水机组的主要作用是为数据中心提供低温冷冻水。

根据结构和工作原理的不同，冷水机组可以分为活塞式、螺杆式和离心式等几种形式。

其中，离心式冷水机组是中大型数据中心中常用的一种，由冷凝器、蒸发器、电动机、膨胀阀、齿轮、叶轮和预旋转导叶等组成。

冷水机组的制冷原理是利用壳管蒸发器使水与冷媒进行热交换，冷媒系统在蒸发器内吸收高温冷冻水中的热量，使水降温产生低温冷冻水后，通过压缩机的作用将热量带至壳管式冷凝器，由冷媒与低温冷却水进行热交换，使冷却水吸收热量后通过水管将热量带出到外部的冷却塔散热。

离心式压缩的原理是电动机带动压缩机主轴叶轮转动，在离心力作用下，气体被甩到工作轮后面的扩压器中去。

气体因离心作用增加了压力，还可以很大的速度离开工作轮，气体经扩压器逐渐降低了速度，动能转变为静压能，进一步增加了压力。

最后，需要注意的是冷水机组的油路冷却循环，其中开式电机和闭式电机的油路冷却方式也有所不同。

闭式电机采用低温制冷剂进行分流至电机冷却和油冷却系统。

制冷剂通过限流孔流进电机，电机冷却管路的支路上还设有一只限流孔和一只电磁阀。

当电机需要冷却时，电磁阀会开启，制冷剂流经限流孔，喷淋整个电机，并集中到电机室的底部排放回到蒸发器。

另一路制冷剂则流经油冷却系统，量由热力膨胀阀调节，通过限流孔始终保持一个最小流量。

膨胀阀上的温包感应冷却后流进压缩机到轴承的油温，由膨胀阀调节进油/制冷剂板式油冷却器的制冷量，制冷剂气化离开油冷却器后返回到蒸发器。

开式电机只存在油冷却系统的循环。

备用油槽在主机启动之前、运行期间和逐渐停转阶段，由变频驱动式油泵压入各轴承、齿轮和旋转面。

在压缩机顶部有一个重力供油式贮油槽，当电源发生故障机器逐渐停转时，由它提供润滑。

数据中心常见冷却方式介绍（4）：双冷源型精密空调系统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。

随着不同地域PUE的严苛要求以及高密度服务器的广泛应用，数据中心新型的冷却方式被越来越开发及使用。

下面分别介绍几种数据中心传统与新型的冷却方式。

1. 双冷源精密空调系统组成
双冷源精密空调配置两套不同/独立的制冷盘管组成，本文主要介绍风冷直接蒸发式/冷冻水型双冷源精密空调机组，机组组成如下图所示。

机组主要由框架、室内EC风机、控制系统、进出风温湿度传感器、冷冻水盘管、电磁两通调节阀（电动球阀）、冷冻水管路；氟利昂蒸发器盘管、冷凝器盘管、压缩机、节流阀、干燥过滤器、氟利昂管路等组成。

图1 双冷源精密空调机组结构图
2.系统运行控制原理图
该机组由风冷直接蒸发制冷系统和冷冻水盘管组成。

机组正常运行时优先使用冷冻水系统，当冷冻水系统无法满足制冷需求（回风温度、出风温度持续偏高）或冷冻水系统故障（冷冻水中断、冷冻水供水温度持续偏高）时，机组控制器自动启动风冷直接蒸发制冷系统。

水冷双冷源系统与风冷双冷源系统结构类似，只是冷凝器的冷却方式不同，具体差异可查看前几篇文章。

3.产品特点及应用
（1）一般核心IT设备机房会配置双冷源精密空调，提高制冷的连续性。

（2）设备投资成本较高，提高了制冷安全系数。

（3）由于在同一框架内安装两套盘管，体积较大，设备重量较大，对空间及荷载有较高要求。

大型数据中心10kV冷水机组配电整体方案随着信息技术的不断发展，大型数据中心的需求也不断增加。

为了满足数据中心的需求，冷水机组成为数据中心中必不可少的设备。

而对于冷水机组的集中配电整体方案，也成为数据中心设计和运营中的重要问题。

本文将针对大型数据中心10kV冷水机组配电整体方案进行讨论，分析其特点和应用。

首先，本文将介绍10kV冷水机组的概念和特点。

其次，本文将探讨10kV冷水机组配电整体方案的设计原则。

最后，本文将分析10kV冷水机组配电整体方案的应用并对其进行展望。

一、10kV冷水机组的概念和特点10kV冷水机组是一种用于大型数据中心的冷却设备，其主要功能是提供冷水给数据中心的IT设备进行降温，确保数据中心的正常运行。

10kV冷水机组具有以下特点：1. 大功率输出：10kV冷水机组的功率一般在数百千瓦至数兆瓦之间，适用于大型数据中心的需求。

2. 高效节能：10kV冷水机组采用高效的压缩式或吸收式制冷技术，能够在低功耗的情况下提供足够的冷却能力。

3. 抗干扰能力强：10kV冷水机组采用数字化控制技术，对电力质量的要求较高，具有较强的抗干扰能力。

4. 配备多重保护：10kV冷水机组在运行中具有多重保护，包括过载、超温、电压不足等保护措施。

二、10kV冷水机组配电整体方案的设计原则10kV冷水机组配电整体方案的设计原则是保证其稳定可靠、安全高效。

具体设计原则如下：1. 基础设施满足要求：10kV冷水机组配电整体方案需要基于数据中心的实际情况，满足配电变电所、电缆线路、开关设备等基础设施的要求。

2. 充分考虑安全因素：10kV冷水机组的电气配电系统需要满足相关的安全标准要求，保证人员和设备的安全。

3. 设计合理的备份方案：10kV冷水机组的配电整体方案需要有备份方案，以保证数据中心在意外情况下的正常运行。

4. 满足效能要求：10kV冷水机组配电整体方案需要满足数据中心的效能要求，保证其高效能的运行。

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。

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。