数据中心常见冷却方式介绍(2):水冷型直接蒸发式空调系统
- 格式:docx
- 大小:214.05 KB
- 文档页数:3
水冷空调工作原理水冷空调是一种常见的空调系统,它利用水作为冷却介质来降低空气温度。
它的工作原理可以分为以下几个步骤:1. 压缩机工作:水冷空调系统中的压缩机是关键组件之一。
它的主要作用是将低温低压的制冷剂气体吸入,通过压缩提高其温度和压力。
这使得制冷剂能够释放更多的热量。
2. 冷凝器散热:压缩机压缩后的高温高压制冷剂气体进入冷凝器。
冷凝器通常是一个由许多金属管组成的换热器,这些管内流动着冷却水。
当制冷剂气体通过冷凝器时,它会释放热量,并在冷却水的作用下冷却成为高压液体。
3. 膨胀阀控制:高压液体制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器。
膨胀阀的作用是限制制冷剂的流量,使其压力和温度下降。
这样,制冷剂能够吸收空气中的热量,并将其冷却下来。
4. 蒸发器冷却:在蒸发器中,制冷剂液体吸收空气中的热量,从而使空气温度下降。
蒸发器通常是一组金属管,内部流动着制冷剂。
当空气通过蒸发器时,它会与制冷剂发生热交换,从而使空气冷却。
5. 循环往复:制冷剂在蒸发器中变成低压气体后,再次被压缩机吸入,开始新一轮的循环。
这个过程不断重复,从而使空气持续降温。
水冷空调相对于其他类型的空调系统有一些优势和特点:1. 散热效果好:水冷空调利用水作为冷却介质,相比于空气冷却,水的散热效果更好。
这使得水冷空调在高温环境下能够更有效地降低空气温度。
2. 噪音较低:由于水冷空调的压缩机通常安装在室外,因此室内噪音相对较低。
这使得水冷空调适用于需要安静环境的场所,如办公室、酒店等。
3. 能耗较低:水冷空调系统通常采用水冷却器和冷却塔来降低制冷剂的温度。
相比于其他类型的空调系统,水冷空调在能耗方面有一定的优势。
4. 适用范围广:水冷空调适用于各种规模的建筑物,从小型住宅到大型商业建筑都可以使用。
同时,水冷空调也适用于不同的气候条件,无论是干燥的沙漠地区还是湿润的热带地区。
总结起来,水冷空调利用水作为冷却介质,通过压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等组件,将空气中的热量转移到水中,从而实现降温的效果。
数据中心新型冷却方式介绍(6):热管背板空调系统从2018年开始,北京、上海、深圳等一线城市,陆续出台“PUE新政”。
2018年9月,北京提出全市范围内禁止新建和扩建互联网数据服务、信息处理和存储支持服务数据中心(PUE值在1.4以下的云计算数据中心除外)。
上海也出台类似政策,存量改造数据中心PUE不得高于1.4,新建数据中心PUE限制在1.3以下。
2019年4月,深圳提出PUE1.4以上的数据中心不再享有支持,PUE低于1.25的数据中心,可享受新增能源消费量40%以上的支持。
为了降低PUE,近几年数据中心新型末端冷却方式不断涌现,水冷背板空调、热管、水冷背板、液体冷却等等。
本文主要介绍热管背板空调系统。
1、热管背板空调系统组成热管背板空调系统组机组主要由框架、蒸发器盘管、进出风温湿度传感器、控制系统、氟利昂管路等组成。
热管背板空调安装位置为服务器机柜回风口位置。
2、热管背板的基本原理热管背板冷却技术是利用工质相变(气/液态转变)实现热量快速传递的一项传热技术。
通过小温差及重力驱动热管系统内部循环工质的气液变化,形成自适应的动态相变循环,将数据中心机房内IT设备的热量带到室外,实现管道内制冷工质无动力,自适应平衡的冷量传输。
机柜内IT设备散发的热量使室内末端中热管换热器的冷剂吸热汽化;汽化的制冷剂依靠压差经连接管路流向室外热管中间换热器;制冷剂蒸汽在热管中间换热器内被来自自然冷源冷水系统的冷水冷却,由气态冷凝为液态;液态制冷剂借卑重力回流至室内末端中的热管换热器中,完成一个冷量输送的热力循环。
热管背板规格包括:3kW、4kW、5kW、7kW、10kW、15kW等,设备能效比可以达到60以上。
图1 热管背板空调运行原理图3、热管背板的主要性能参数标准19英寸服务器机柜的热管背板空调单机柜供冷量超过12kW,供冷密度高。
单机柜可提供的冷量随着热管背板进风温度(服务器排风温度)的提高而升高,随着冷源(冷水)温度的提高而降低。
用于IT 环境的不同类型的空调设备版次1作者:Tony Evans引言 2 排热方法2 吊顶式和落地式精密制冷系统 8 制冷方式的组合 10 IT 环境的制冷方式选择 12 制冷系统选件 18 可用性考虑及实践 19 结论 20 参考文献 21点击其中一节可跳转目录59号白皮书摘要数据中心和IT 机房排热是所有关键IT 环境过程中最为基本而又最少为人所了解的内容之一。
由于最新的计算设备变得越来越小,而耗电量则与其所替代的设备相同甚至更高,数据中心内会有更多热量产生。
精密制冷和排热设备用于收集这些有害的热量并将其输送至室外大气中。
本文介绍产生冷空气(排热)的设备。
文中解释了旨在将热量由IT 环境输送至室外大气的不同的组件和制冷方法。
它提供了对可提高制冷系统可用性并降低成本的不同IT 环境、常见规范以及设备选件的最佳配置的说明信息。
以本文所提供的信息为基础,IT 专业人士能够成功地管理IT 环境制冷系统的规格选择、安装和运行。
空调机如何工作APC 白皮书57号《信息技术用空调机的基本原理》提供了关于IT 环境的热学性质、制冷循环运行以及精密制冷设备及室外排热设备之基本功能的信息。
气流分配APC 白皮书55号《关键业务设施的气流分配架构体系的选择》提供了利用空气对数据中心和网络机房内的IT 设备进行冷却的9种基本方式的相关信息。
这是制冷系统的一个非常重要的部分,因为IT 设备的气流分配会大大影响其整体性能。
从IT 环境收集有害热量并将其输送至室外环境有5种基本方式。
这些方法中的一种或多种用于对几乎所有关键业务计算机房和数据中心进行冷却。
每种方法均采用将热量由数据中心或计算机房输送或泵送至室外环境的制冷循环。
有些方法会将制冷循环的组件移离IT 环境,有些则是在过程中加装水及其他液体的辅助环路(一体化管道)。
以下各节将详细介绍采用这些方法的系统。
风冷型系统(分体式)风冷型机房空调广泛用于所有规模的IT 环境,并已在小型和中型机房领域确立了“常用设备”的地位。
数据中心间接蒸发自然冷却技术原理、结构、分类和应用数据中心制冷技术历经风冷直膨式系统、水冷系统、水侧自然冷却系统及风侧自然冷却系统等时期,节能技术逐步发展。
目前大型数据中心应用的间接蒸发自然冷却方式,与传统新风自然冷却及冷冻水冷却系统相比,具有室内空气不受室外环境空气质量的影响、喷淋加湿空气不会影响室内湿度、过滤器维护成本低、耗水量少、节能水平高等特点和优势。
(仅为示意图,不对应文中任何产品)一:蒸发冷却技术分类数据中心常用节能方式:蒸发冷却技术分类:二:间接蒸发自然冷却技术原理和结构1、间接蒸发冷却技术原理间接蒸发冷却作为蒸发冷却的一种独特等湿降温方式,其基本原理是:利用直接蒸发冷却后的空气(称为二次空气)和水,通过换热器与室外空气进行热交换,实现新风(称为一次空气)冷却。
由于空气不与水直接接触,其含湿量保持不变,一次空气变化过程是一个等湿降温过程。
间接蒸发冷却原理示意图2、间接蒸发冷却机组结构间接蒸发系统由喷淋装置、换热芯体、室内风机、室外风机、机械制冷补充装置、控制系统等组成。
三:间接蒸发自然冷却系统运行模式蒸发冷却基于干湿球温差制冷,注重环境干球温度和湿球温度,主要存在三种工作模式:1. 间接风风换热自然冷却模式(室外<18℃)在冬季室外温度低的情况下,上部室外侧气流进入机组。
首先进行空气过滤。
因为室外空气温度低,无需绝热蒸发所产生的制冷量足够在换热器内冷却服务器机房回风。
经过换热器后,吸收热量的室外空气回到上部,由室外侧EC 风机墙排放到室外。
在机组下部分,机房内部的热回风首先经过过滤,在热交换器中和室外空气进行热交换。
冷却后的机房回风,经过室内侧EC 风机墙被送入服务器机房。
干模式运行示意图2. 间接蒸发自然冷却模式(干球温度>18℃,湿球温度<18℃)在春秋季室外温度较低的情况下,上部室外侧气流进入机组。
首先进行空气过滤。
因为室外空气温度不够低,需要通过高压微雾喷淋进行绝热蒸发制冷的来补充制冷量。
直接蒸发式空气冷却器这类蒸发器通过制冷剂的蒸发直接冷却房间或冷藏间的空气,达到冷却降温的目的,所以称为直接蒸发式空气冷却器,以区别于采用载冷剂的空气冷却器。
用于冷却空气的蒸发器可分为自然对流和强制对流式两大类,自然对流式常称为蒸发排管,广泛使用于冷库,如墙排管、顶排管等,常用于冻结物冷藏间。
强制对流式的空气冷却器称为冷风机,冷风机常用于冷库冻结间等冷间。
一、冷风机冷风机是强制空气循环的冷却设备,按其安装位置可分为落地式与吊顶式两大类。
落地式冷风机按其适用范围又分三种型号,共十几种规格,KLD型适用于冻结物冻藏间,KLL 型适用于冷却物冷藏间,KLJ型适用于冻结间。
这三种型号冷风机的结构基本相同,只是在全风压与空气循环量上有所差别。
吊顶式和落地式冷风机的外形如图6—3所示,技术参数见表6—1,外形尺寸见表6—2。
吊顶式风机装在库房平顶之下,不占用冷间面积,常用于冻结间与冷却间。
吊顶式冷风机型号全国也不统一,多个厂家生产的吊顶式冷风机有DDKLD—FA和SDKLJ—FB型两种型号,有关技术数据见表6—3。
用于氟利昂系统的吊顶式冷风机,有武汉冷冻机厂生产的DL—F型,冷却面积25m2和45m2及150m2三种规格,上海第一冷冻机厂生产的GL—F型,冷却面积由60m2到230m2五种规格。
具体技术数据可参见有关资料。
图6—3 冷风机外形图a)吊顶式b)落地式干式冷风机性能表6—1* 6为风机号,4为叶片数,20为叶片的角度。
冷风机外形尺寸表6—2吊顶式冷风机技术参数表6—3二、蒸发排管蒸发排管根据管道材料有无缝钢管和铝管两类。
传统的冷却排管多用光滑管,一般采用Φ38×2.5、Φ45×2.5、Φ57×3.5等规格的无缝钢管制做,用L50×5角钢加固,管卡采用Φ8圆钢制成U型或L型卡钩,加固角钢的间距为3000mm,两端角钢外侧的排管长度一般不超过500mm。
铝管制作的蒸发排管多用规格为Φ21、Φ25、Φ28或Φ32 mm的铝合金管,管外表面有2~3条加强型换热翼片。
数据中心空调系统应用白皮书在当今数字化飞速发展的时代,数据中心已经成为了支撑各行各业运行的关键基础设施。
而在数据中心的众多关键系统中,空调系统起着至关重要的作用。
它不仅要确保设备在适宜的温度和湿度环境下稳定运行,还要实现高效节能,以降低运营成本和对环境的影响。
一、数据中心空调系统的重要性数据中心内的服务器、存储设备和网络设备等在运行时会产生大量的热量。
如果不能及时有效地将这些热量排出,设备的性能将会受到严重影响,甚至可能出现故障,导致数据丢失和业务中断。
此外,过高的温度和湿度还会缩短设备的使用寿命,增加维护成本。
因此,一个可靠、高效的空调系统对于保障数据中心的正常运行和数据安全是不可或缺的。
二、数据中心空调系统的类型1、风冷式空调系统风冷式空调系统通过风扇将室内的热空气排到室外,利用室外的冷空气进行冷却。
这种系统结构简单,安装和维护相对容易,但制冷效率相对较低,适用于小型或中低密度的数据中心。
2、水冷式空调系统水冷式空调系统利用水作为冷却介质,通过冷却塔或冷水机组将热量散发到室外。
它的制冷效率较高,能够满足中大型和高密度数据中心的制冷需求,但系统较为复杂,需要定期维护和管理水路。
3、冷冻水型空调系统冷冻水型空调系统将冷冻水输送到机房内的空调末端,通过换热器进行热交换。
这种系统具有较高的灵活性和可扩展性,但对水质要求较高,需要配备完善的水处理设备。
4、风冷冷水型空调系统结合了风冷和水冷的特点,在室外采用风冷冷凝器,室内则通过冷水进行冷却。
它在一定程度上兼顾了安装和维护的便利性以及制冷效率。
5、间接蒸发冷却空调系统利用自然冷却和蒸发冷却的原理,降低空调系统的能耗。
在气候条件适宜的地区,能够显著降低数据中心的制冷成本。
三、数据中心空调系统的设计要点1、热负荷计算准确计算数据中心的热负荷是设计空调系统的基础。
需要考虑设备的发热量、机房的面积、人员数量、照明等因素,以确定合适的制冷容量。
2、温度和湿度控制数据中心的设备通常要求在特定的温度(一般为 20-25℃)和湿度(40%-60%)范围内运行。
主编解读数据中⼼冷冻⽔空调系统关于数据中⼼冷冻⽔空调系统,新版《数据中⼼设计规范》GB50174-2017 第7.4.1 条规定:“采⽤冷冻⽔空调系统的A 级数据中⼼宜设置蓄冷设施,蓄冷时间应满⾜电⼦信息设备的运⾏要求;控制系统、末端冷冻⽔泵、空调末端风机应由不间断电源系统供电;冷冻⽔供回⽔管路宜采⽤环形管⽹或双供双回⽅式。
当⽔源不能可靠保证数据中⼼运⾏需要时,A 级数据中⼼也可采⽤两种冷源供应⽅式”。
⼀、为什么要设置蓄冷设施数据中⼼设置蓄冷设施,其⽬的就是为了保证空调系统有连续不断的冷源供应。
蓄冷设施有三个作⽤:1. 在两路电源切换时,冷⽔机组需重新启动,此时空调冷源由蓄冷装置提供;2. 供电完全中断时,电⼦信息设备由UPS 供电,此时空调冷源由蓄冷装置提供,因此,蓄冷装置供应冷量的时间宜与UPS 的供电时间⼀致;3. 在冷机负荷较低的情况下,间断运⾏冷机,由蓄冷装置提供冷源,起到节能作⽤。
蓄冷装置不是单指蓄冷罐,蓄冷装置提供的冷量包括蓄冷罐和相关管道内的蓄冷量,以及建筑和室内空⽓的蓄冷量等。
是否设置蓄冷罐,应根据机柜容量、建筑空间及管道的蓄冷情况,通过计算温升确定。
⼆、两种冷源供应⽅式为提⾼数据中⼼的可靠性,对于特别重要的数据中⼼(如⾦融⾏业数据中⼼),空调系统可采⽤两种冷源供应⽅式。
两种冷源包括⽔冷机组与风冷机组的组合、⽔冷机组与直膨式机组的组合等。
图⼀是空调系统采⽤双冷源时,冷冻⽔供回⽔管路采⽤双供双回⽅式。
图1 双冷源冷冻⽔供回⽔管路采⽤双供双回⽅式三、保证供⽔连续性的措施为保证数据中⼼空调冷冻⽔供⽔的连续性,避免单点故障,冷冻⽔供回⽔管路宜采⽤环形管⽹。
图2 是末端空调采⽤ N 1 配置时,冷冻⽔供回⽔管路采⽤环形管⽹的⽅式。
图2 冷冻⽔供回⽔管路采⽤环形管⽹⽅式(末端空调采⽤ N 1 配置)图3 是末端空调采⽤ N 2 配置时,冷冻⽔供回⽔管路采⽤环形管⽹的⽅式。
DDO。
XFlex模块化间接蒸发冷却数据中心空调新的变化IT设备入口温度要求的变化空调设备回风温度的变化制冷方案的百花齐放风冷液冷机械制冷自然冷Air H 2OGlycol Freon Mix liquid安全能效ScrollMaglevCentrifuger Air sideEvaporativeWater side专业 · 价值 · 信赖w w w .e n v i c o o l .c o m机房设备室外空气室外空气直接蒸发冷间接蒸发冷室外空气室内侧室外侧机房设备室内机冷却塔冷水机组冷冻水系统蒸发冷却-极简的换热流程英维克间接蒸发冷却机组一种高效布水器换热器芯体模块化节能空调直流变频器驱动软件著作权一种数据中心的节能空调系统间接蒸发冷却控制软件著作权北京干湿球温度全年逐时图蒸发冷却ü水在空气中蒸发吸收热量,同时降低空气的温度ü干湿球温度差越大,蒸发冷却能力越强ü一般来讲,干球温度越高,干湿球温差越大最大干湿球温差 17.6℃夏春秋平均干湿球温差4.8℃从利用干球温度到利用干湿球温度蒸发冷却充分利用湿球温度蒸发冷却利用水蒸发降温,使空气温度逼近湿球,有效提高自然冷冷却时间。
张北地区利用蒸发冷却自然冷可减少压缩机运行时间2649小时(30%)北京地区利用蒸发冷却比普通自然冷减少压缩机运行时间2334小时(26%)全年小时数全年小时数模块化节能空调水喷淋蒸发冷却+高效热交换器换热+机械补充制冷水喷淋蒸发冷却+高效热交换器换热高效热交换器自然冷却春秋冬季运行夏秋季运行夏季运行室内回风室内送风室外排风室内回风室内送风室外排风室内回风室内送风室外排风高适用性节能显著模块化设计高效空空换热器智能EVO控制器高效节能制冷解决方案l 最优模式控制l 最优风机控制l 最优备份控制l智能防冻逻辑l 蒸发冷却l 变频压缩机/CW盘管l节水/节能模式l 高热密度数据中心,高达8kW/机柜l 灵活的工作模式l 多变的配置及风口形式l 单层/多层应用l低温应用l 集成设计l简易、快速部署安装l 高效空空换热器l优化的PVC高分子换热器XFlex蒸发冷却单侧送回风双侧送回风英维克 方案,厚积薄发模块化安装,分散独立运行模块化设计制冷设备和IT设备隔离缩短建设周期,减少现场工程量英维克 方案,厚积薄发室外干球温度℃CLF*以上为北京地区数据100%负荷传统高效风冷全年CLF 0.30冷冻水自然冷全年CLF 0.22XFlex全年CLF 0.10不同空调解决方案的全年PUE高效压缩机水冷高效压缩机蒸发冷却技术蒸发冷却技术水侧自然冷间接风侧自然冷风冷空调解决方案间接蒸发冷却方案冷冻水自然冷方案直接蒸发冷却方案大气质量影响湿度影响直接风侧自然冷*以上为北京地区数据100%负荷不不不不不XFlex高效节能室外干球温度/℃机房总负载/kW空调总功率/kW CLF1146859.50.040531464600.0416.61461610.0421114001000.07117.513951100.07918.51396.51320.095新媒体大数据产业基地誉成云创间接蒸发冷却数据中心实验室——70%负荷,室外温度0.5℃,CLF实测值为0.03高效间接换热芯体高效率ØXFlex机组采用专利技术高分子材料换热芯体,换热性能优异寿命长Ø耐腐蚀性强,抗酸性、碱性溶液和腐蚀性气体Ø耐候性强,抗高温,低温,和高低温冲击Ø对水质要求低控制显示系统:1、7.3寸图像化直观显示机组运行状态与被检测机柜进出风温湿度。
数据中心暖通设备冷水机组介绍随着信息技术的快速发展,数据中心已成为现代社会的重要基础设施。
数据中心因其高密度、大功率的特点,对环境及设备冷却要求极高。
暖通设备是数据中心必不可少的组成部分,而冷水机组则是暖通设备的关键部分,对于保障数据中心的稳定运行和节能减排具有重要意义。
一、冷水机组概述冷水机组是一种制冷设备,通过制冷循环,将数据中心的热量转移,以维持数据中心内部适宜的温度。
冷水机组主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等组成。
二、冷水机组的工作原理冷水机组的工作原理主要是利用制冷剂在蒸发器中吸收热量,然后被压缩机压缩成高温高压气体,再经过冷凝器将热量散发出去,最后经过膨胀阀节流降压,进入蒸发器再次吸收热量,形成制冷循环。
制冷剂的不断循环,使得数据中心的热量被持续带走,维持数据中心内部适宜的温度。
三、冷水机组的优点1、高效冷却:冷水机组能够提供大流量、低水温的冷却水,能够有效地将数据中心的热量带走,保证数据中心的稳定运行。
2、节能环保:冷水机组采用先进的制冷技术,能够有效地提高制冷效率,降低能源消耗,减少碳排放。
3、维护方便:冷水机组结构简单,操作维护方便,能够有效地降低运营成本。
四、冷水机组的选型要点1、匹配性:选择冷水机组时,需要考虑其与数据中心的匹配性。
具体来说,需要考虑到数据中心的面积、功率、发热量等因素,选择合适的冷水机组型号和规格。
2、能效比:能效比是衡量冷水机组性能的重要指标。
选择能效比高的冷水机组,能够有效地降低能源消耗和运营成本。
3、可靠性:冷水机组是数据中心的关键设备之一,因此需要选择可靠性高的产品。
选择知名品牌、质量可靠的产品,能够有效地保证冷水机组的稳定运行。
4、噪音控制:冷水机组运行时会产生一定的噪音。
对于要求安静的数据中心,需要选择噪音控制好的产品。
5、售后服务:良好的售后服务能够有效地保证冷水机组的长期稳定运行。
选择具有完善售后服务的品牌和产品,能够减少后顾之忧。
五、总结在数据中心中,暖通设备是保障其稳定运行的重要设施之一,而冷水机组则是暖通设备的核心组成部分。
数据中心冷冻水制冷系统的节能分析摘要:在数据中心节能降碳节水的大背景下,梳理了数据中心传统冷冻水系统的原理,冷水供、回水温度从15/21℃调整为18/24℃时,提升了冷水机组性能系数、延长了冷水系统自然冷却的时间,对降低制冷系统的PUE值有明显效果。
最后简要介绍了液冷和氟泵技术,未来有望代替冷冻水系统,实现更低的PUE值。
关键词:数据中心冷冻水系统 PUE 液冷氟泵0概述数据中心是典型的耗能大户,随着“双碳”战略目标的推进,各地纷纷加强了对数据中心能耗的监管,表现在PUE(Power Usage Effectiveness,电能利用效率)数值上,对PUE值的要求越来越低。
数据中心冷却系统运行带来的非生产能耗占数据中心总能耗的40%,降低这部分能耗是提高数据中心能效的重要研究方向。
数据中心内服务器耗电产生大量的热,在水冷系统架构中,散热终端冷却塔利用水蒸发吸热将冷却水中储存的热量释放到大气中。
笔者通过对数据中心冷冻水系统架构的总结梳理,分析了潜在的提高制冷系统能效,降低系统PUE[2]的措施。
1冷冻水系统架构原理如图1所示,数据中心冷冻水系统架构原理图,末端精密空调冷水盘管和机房内回风换热,通过水流将热量带到冷水机组,经制冷压缩后散热到冷却水中,最后在冷却塔蒸发散热到大气环境中。
为了充分利用自然冷源,常用板式换热器串联冷水机组的架构,根据室外湿球温度的变化,制冷系统可运行在免费冷、预冷及机械制冷模式。
图1冷冻水系统原理图笔者从事的项目多采用中温冷冻水温度15/21℃,冷却水温度33/38℃。
以华北项目为例,冬季冷塔选型湿球温度为8℃,冷塔出水温度13.5℃,考虑板换换热温差1.5℃,可满足二次侧冷水温度15/21℃的要求。
湿球温度为14℃时,冷却水出水温度约19℃,考虑板换的换热温差,二次侧冷水的出水温度约21℃,将不能对冷冻水回水进行预冷却。
因此当湿球温度低于8℃时,制冷系统运行在免费冷模式,冷却水系统通过板式换热器制取满足要求的二次侧冷冻水。
数据中心新型冷却方式介绍(1):顶置对流空调系统从2018年开始,北京、上海、深圳等一线城市,陆续出台“PUE新政”。
2018年9月,北京提出全市范围内禁止新建和扩建互联网数据服务、信息处理和存储支持服务数据中心(PUE值在1.4以下的云计算数据中心除外)。
上海也出台类似政策,存量改造数据中心PUE不得高于1.4,新建数据中心PUE限制在1.3以下。
2019年4月,深圳提出PUE1.4以上的数据中心不再享有支持,PUE低于1.25的数据中心,可享受新增能源消费量40%以上的支持。
为了降低PUE,近几年数据中心新型末端冷却方式不断涌现,顶置对流空调、热管、水冷背板、液体冷却等等。
接下来,我将对新型冷却方式进行介绍。
1. 顶置对流空调系统组成顶置对流空调系统组机组主要由框架、冷冻水盘管、进出风温湿度传感器、控制系统、电动压差调节平衡阀、冷冻水管路等组成。
顶置对流空调安装位置为服务器机柜进风面上方,无需设置风机,利用空气的物理特性,冷、热空气自然流动。
某大型数据中心采用这种新型冷却方式。
单排设置20台机柜,2排一组,每排机柜上面设置3台顶置对流空调,每组设置6台顶置对流空调,按5+1冗余模式配置。
图1 顶置对流空调系统示意图一图2 顶置对流空调系统示意图二图3 顶置对流空调接管示意图2.运行原理顶置对流空调安装位置为服务器机柜进风面上方,无需设置风机,利用空气的物理特性,冷、热空气自然流动。
顶置对流空调运行时,气流组织CFD模拟图如下。
15℃低温冷冻水进入顶置对流空调的冷冻水盘管,被机房热空气加热后,成为21℃高温冷冻水,高温冷冻水经冷冻站冷水机组/板式换热器冷却后,再次成为15℃冷冻水,送往机房顶置对流空调,完成冷冻水循环。
服务器自带风扇,会使得热通道内压力大于冷通道。
服务器排出的32℃热风在热通道自然上升,在机柜顶部及顶置对流空调前部集聚,经冷冻水盘管冷却,成为18℃冷风,机组被服务器自带风扇吸入服务器内部降温,完成空气循环。
数据中心常见冷却方式介绍(2):水冷型直接蒸发式空调系
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. 水冷型直接蒸发式空调系统组成(DX)
水冷型直接蒸发式空调系统如下图所示,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、板式换热器(氟利昂与冷却水)、室外冷却塔(干冷器)、冷却水管路、循环水泵等组成。
压缩机排出的制冷剂高温气体在室内侧板式换热器被冷却水冷凝成液体后,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,吸收机房内的热量蒸发后回到压缩机,完成一个制冷循环; 同时,从机房热通道来的回风经过室内侧蒸发器后则被冷却降温,处理后的冷风由空调风机再送入室内。
图1 水冷型直接蒸发式空调系统组成
2. 水冷、风冷冷凝器冷却区原理图
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。
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(干冷器)提供冷却水,通过板式换热器(或壳管式换热器)进行换热。
机组冷凝器、蒸发器均在室内机组内,制冷循环系统管路短。
所有机房空调机组冷凝器所需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。
图2 风冷型直接蒸发式空调系统室外冷凝器冷却原理图
图3 水冷型直接蒸发式空调系统室外冷凝器冷却原理图
3.产品应用
(1)与风冷直接蒸发式空调系统相比,水冷直接蒸发式空调系统避免了制冷剂输送距离较长、回油困难等问题。
水冷冷凝器使空调机组的冷凝温度低,提高制冷效率。
初期投入成本比风冷、蒸发冷低。
冷却效果好,适用于中大型制冷系统。
(2)风冷冷凝器的温度由环境温度来决定,环境温度越高,那么冷凝温度也越高。
一般地,采用风冷冷凝器,冷凝温度比环境温度高7~12℃,7~12℃这个值我们称为换热温差。
冷凝温度越高,空调机组的制冷效率就会越低,所以我们就要控制这个换热温差不应太大。
但是如果要使换热的温差太小,那么风冷冷凝器的换热面积及循环的风量就要越大,风冷冷凝器的造价成本就越高。
水冷冷凝器的温度由环境湿球温度来决定,环境湿球温度越高,那么冷凝温度也越高。
一般地,采用水冷冷凝器,冷凝温度比环境湿球温度高5~7℃左右。
通常情况下,环境温度超过42℃的地区都不建议采用风冷冷凝器,可采用水冷冷凝器。