淺析數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)

數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗應(yīng)從兩個(gè)方面入手，第一是減少數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備對(duì)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(fèi)。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(jī)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(shì)。尤其是目前高密度IDC機(jī)房設(shè)備集成度的提高，已經(jīng)使單機(jī)架的功率大幅度提升。臺(tái)式服務(wù)器機(jī)架功率為1.5kW，模塊式服務(wù)器機(jī)架功率為10kW左右，現(xiàn)在最新的刀片式服務(wù)器機(jī)架功率高達(dá)30kW。高耗電，必然產(chǎn)生了高發(fā)熱，因此IDC機(jī)房的空調(diào)需求量也大幅度增加。

1.針對(duì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房IT設(shè)備用電功耗及機(jī)房散熱要求。應(yīng)采用相對(duì)應(yīng)的機(jī)房制冷系統(tǒng)解決方案和機(jī)房散熱方案：

1）當(dāng)機(jī)房機(jī)柜功耗在3~6kW時(shí)，建議采用風(fēng)冷或水冷空調(diào)系統(tǒng)，采用面對(duì)面，背對(duì)背的冷熱通道分隔的機(jī)房氣流組織進(jìn)行規(guī)劃和建設(shè)。在當(dāng)?shù)貧夂蛟试S的條件下，可考慮能效比較高的水冷空調(diào)系統(tǒng)和自然風(fēng)冷冷卻方案。當(dāng)機(jī)房局部產(chǎn)生熱島時(shí)，可使用有氣流導(dǎo)向的變風(fēng)量送風(fēng)地板，增強(qiáng)機(jī)房熱島區(qū)的局部散熱。

2）當(dāng)機(jī)房機(jī)柜功耗在8~15kW時(shí)，建議采用封閉冷通道氣流組織進(jìn)行規(guī)劃，采用風(fēng)冷或者水冷空調(diào)系統(tǒng)。在機(jī)房局部功率產(chǎn)生熱島時(shí)，可使用EC風(fēng)機(jī)與送風(fēng)地板，增強(qiáng)機(jī)房熱島區(qū)的局部散熱；在機(jī)房局部產(chǎn)生高功率熱島時(shí)，使用機(jī)房行間空調(diào)封閉局部進(jìn)行內(nèi)部增強(qiáng)快速散熱。

3）當(dāng)機(jī)房機(jī)柜功耗在15~25kW時(shí)，建議采用機(jī)房行間空調(diào)，機(jī)柜封閉增強(qiáng)機(jī)房熱島區(qū)的局部散熱，有條件可采用冷板式機(jī)柜，柜內(nèi)熱空氣與冷卻水在柜內(nèi)進(jìn)行熱交換的冷卻技術(shù)。

4）當(dāng)機(jī)房功率大于25kW時(shí)，考慮更加高效的散熱冷卻技術(shù)，采用液冷技術(shù)，高密度服務(wù)器高度熱品質(zhì)冷卻系統(tǒng)。

從以上方案，我們可以看出，對(duì)于傳統(tǒng)的低功率機(jī)柜，利用風(fēng)冷空調(diào)制冷技術(shù)即可滿足其運(yùn)行條件。當(dāng)功率大于10kW時(shí)，需采用封閉通道并采用行間空調(diào)制冷。當(dāng)功率大于15kW時(shí)，需采用冷板式制冷技術(shù)滿足機(jī)柜運(yùn)行需要。當(dāng)功率大于25kW時(shí)，考慮更加散熱高效的浸沒式液冷技術(shù)。

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

2.不同冷卻技術(shù)能耗對(duì)比

對(duì)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(shù)對(duì)比如下：

總結(jié)

分析三種技術(shù)運(yùn)行工況，制冷系統(tǒng)制冷能耗總體不斷降低。冷板式對(duì)于傳統(tǒng)風(fēng)冷冷卻技術(shù)能夠有效大幅度降低能耗，浸沒式液冷能夠更進(jìn)一步節(jié)能降耗，PUE可以達(dá)到1.09。隨著國(guó)內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)中心節(jié)能指標(biāo)控制越加嚴(yán)格，PUE有更進(jìn)一步降低的趨勢(shì)，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(yīng)用存在廣闊的前景。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)將會(huì)更加高效節(jié)能。
責(zé)任編輯：tzh