有13種基本的散熱方法可以用于冷卻IT設備并將這些廢熱排至室外大氣。本文使用了基本術(shù)語與圖表闡述這些制冷技術(shù)的基本原理。在這些方法中，有11種將制冷循環(huán)作為主要的冷卻手段。泵循環(huán)制冷劑系統(tǒng)將IT設備與主要的散熱系統(tǒng)進行隔離。將直接與間接空氣換熱作為主要制冷手段的方法依賴于室外氣候條件，在氣候適宜的地區(qū)具有較好的能效。本文提供的信息使IT人員能夠更多地參與可更好地符合IT目標的精確制冷解決方案的制定工作。

概述

數(shù)據(jù)中心散熱是所有關鍵IT環(huán)境處理中最為基本而又最少為人所了解的內(nèi)容之一。由于最新的計算設備變得越來越小，而耗電量則與其所替代的設備相同甚至更高，數(shù)據(jù)中心會有更多的熱量產(chǎn)生。精密制冷和散熱設備用于收集熱量并將其輸送至室外大氣中。

本文解釋了旨在將熱量從IT環(huán)境輸送至室外大氣中的13種制冷技術(shù)及它們的組件。以本文所提供的信息為基礎，IT專員能夠成功的管理IT環(huán)境制冷系統(tǒng)的規(guī)格選擇、安裝和運行。

制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

一種制冷架構(gòu)可以從根本上描述成：

• 1.一種特定的散熱方法

• 2.一種特定的氣流分配方案

• 3.為IT設備直接提供冷風的冷卻裝置的位置

為了提供關于整個數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)的信息，下文將對以上三個基本元素進行展開敘述。

冷卻裝置的擺放位置

本文將冷卻裝置定義成為IT設備提供冷風的裝置。冷卻裝置有四種基本擺放位置。通常，冷卻裝置同其它的散熱設備是分離的。有些時候，整個制冷架構(gòu)是“集裝箱式的”并且放置在室外，緊靠數(shù)據(jù)中心。冷卻裝置的擺放位置在數(shù)據(jù)中心設計工程中起到重要的作用，包括總的制冷效率，IT功率密度（kW/機柜）以及IT機柜空間的使用。

數(shù)據(jù)中心各種散熱方式

有13種基本的散熱方法可以用于冷卻IT設備并將這些廢熱排至室外大氣。幾乎所有關鍵任務機房和數(shù)據(jù)中心進行冷卻都是用這些方法中的一個或者多個。其中一些散熱方法將制冷循環(huán)的組件遷往遠離IT環(huán)境的地方，另一些散熱方法則增加一些額外的水與其它流體環(huán)路（自封閉管道）來幫助散熱。

我們可以認為散熱是一個將熱量從IT環(huán)境“遷移”至室外環(huán)境的一個過程。這個“遷移動作”可以簡單看成是利用風管將熱量“輸送”至位于室外環(huán)境的制冷系統(tǒng)。然而，這個“遷移動作”通常是通過使用一個熱交換器將熱量從一種流體傳遞到另一種流體（比如從空氣傳遞到水）來完成的。圖1簡化說明了這13種散熱方法，利用室內(nèi)與室外作為兩個主要熱量“遷移”點。位于室內(nèi)與室外兩點間的“熱傳遞流體介質(zhì)”表示的是用于兩點之間攜帶熱量的流體（液體或氣體）。注意到在室內(nèi)或室外可能有不止一次熱交換，比如室內(nèi)采用乙二醇冷卻的CRAC(例如機房空調(diào)機組)時，或室外采用冷水機組時。同樣也可以注意到這些系統(tǒng)中的每個系統(tǒng)都可以配置成具有自然冷卻運行模式。接下來將詳述使用這些方法的系統(tǒng)以及各自的熱量傳遞方式。

圖1 13種基本的散熱方法示意圖

1.冷凍水系統(tǒng)

圖1的第一行描述的是一個機房空氣處理裝置（又稱為CRAH）與冷水機組的組合。這種組合通常稱為冷凍水系統(tǒng)。在冷凍水系統(tǒng)中，制冷循環(huán)的組件被從機房空調(diào)系統(tǒng)遷移到了如圖2所示的水冷冷水機的設備中。冷水機組的功能是制造冷凍水（水被冷卻到大約8-15°C[46-59°F]）。冷凍水通過管道被泵送至位于IT環(huán)境中的機房空氣處理裝置。機房空氣處理裝置與機房空調(diào)機組外觀上相似，但原理不同。它是通過將來自機房的熱空氣通過充滿循環(huán)冷凍水的盤管來進行冷卻空氣的（散熱）。來自IT環(huán)境的熱量隨著CRAH中的冷凍水（如今已經(jīng)變熱）流出并返回到冷水機組。然后，冷水機組將變熱的冷凍水中的熱量傳遞到另外一側(cè)的冷卻水循環(huán)中，冷卻水將流經(jīng)冷卻塔。

圖2 水冷冷凍水系統(tǒng)

從圖2可以看出，冷卻塔是通過將熱的冷卻水噴灑到位于塔頂?shù)暮＞d體材料（被稱為多孔介質(zhì)）將來自IT環(huán)境的熱量排到室外環(huán)境中。噴灑出來的冷卻水在滴落并流向冷卻塔（風扇被用來吸收來自多孔介質(zhì)的空氣以幫助加快水分的蒸發(fā)）底部時，將有一部分被蒸發(fā)掉。這與人體通過汗液蒸發(fā)來冷卻相類似。從冷卻塔蒸發(fā)掉的那一小部分水可以將剩余的水溫度降的更低。被冷卻的水將在冷卻塔底部被收集起來并通過一個泵組送回到冷卻水循環(huán)中。

冷卻水環(huán)路與冷卻塔通常不是為了水冷機房空調(diào)系統(tǒng)而單獨安裝。它們通常是更大系統(tǒng)的一部分，用來為自建筑舒適性空調(diào)系統(tǒng)（為冷卻人員）散熱。

通過使用水或空氣進行散熱，可以將冷水機組分成三大類：

水冷式冷水機組，熱量被從冷凍水回水傳遞到冷卻水環(huán)路并輸送到室外大氣中。然后，將通過冷卻塔進行冷卻水的冷卻，這是將熱量排到室外的最后一步。圖2所示的是采用水冷冷水機組的冷凍水系統(tǒng)。圖3所示的是水冷式冷水機組及冷卻塔的舉例。水冷式冷水機組通常位于室內(nèi)。

圖3 水冷式冷水機組（左側(cè)）與冷卻塔（右側(cè)）舉例

乙二醇冷卻式冷水機組，從外觀看上去與水冷式冷水機組是一樣的。乙二醇冷卻式冷水機組將熱量從冷凍水回水傳遞到乙二醇環(huán)路并輸送至室外大氣中。乙二醇通過管道流向一個安裝在室外的裝置，這個裝置被稱為干冷器，也被稱為液體冷卻器（見邊欄）。風扇迫使室外空氣通過干冷器中充滿熱的乙二醇的盤管，從而將熱量排放到室外大氣中去。乙二醇冷卻式冷水機組通常也放在室內(nèi)。

圖4 風冷式冷水機組舉例

風冷式冷水機組，熱量被從冷凍水回水傳遞到一個被稱為風冷冷凝器的裝置，這個裝置通常集成在冷水機組中。這種類型的冷水機組通常被稱為組合式冷水機組，而且可以集成到制冷設施模塊中。圖4給出了一個風冷式冷水機組的舉例。風冷式冷水機組通常位于室外。

優(yōu)點

• 冷凍水型機房空氣處理設備通常比占地面積相同的機房空調(diào)機組成本更低，部件更少，且有更大的散熱容量。

• 隨著數(shù)據(jù)中心容量的增加，冷凍水系統(tǒng)的效率將大大提高。

• 冷凍水管網(wǎng)很容易進行長距離的傳輸，而且可以利用一個冷凍站服務許多IT機房（或整棟建筑）。

• 冷凍水系統(tǒng)通過良好的工程設計是極為可靠的。

• 可以運行在自然冷卻模式下以提高效率。將系統(tǒng)設計運行在較高水溫12-15°C[54-59°F]的工況下能夠增加自然冷卻運行的時間。

缺點

• 對于IT負載低于100kW的設施，冷凍水的基建成本通常最高。

• 向IT環(huán)境引入了額外的液體源。

應用場景

• 在可靠性要求適中或很高的200kW或更大數(shù)據(jù)中心內(nèi)使用，或作為高可用性專用解決方案使用。水冷式冷水機組通常用來冷卻整棟建筑，數(shù)據(jù)中心可能只是整棟建筑的很小一部分。

  
  

風冷冷凝器，干冷器以及液體冷卻器之間的區(qū)別是什么呢？

這個問題使很多人感到困惑，這里將進行簡單的解釋。

首先，這三個術(shù)語都描述一種熱交換器，與汽車散熱器類似，空氣被風扇吹過散熱器。在所有情況下，空氣（沒有水）被用來冷卻流經(jīng)盤管的液體，因此，我們可以說所有這三種熱交換器都是“干式”。主要區(qū)別就在于內(nèi)部流動的液體的類型。

“冷凝器”內(nèi)部的液體是“制冷劑”?！案衫淦鳌迸c“液體冷卻器”內(nèi)部的流體都是”乙二醇”。那么，為什么使用兩個 “冷卻器”的名稱來描述它們呢？

這是因為一些熱交換器通過往空氣流中噴水來強化換熱，比如蒸發(fā)冷卻。使用“濕式”蒸發(fā)冷卻的液體冷卻器被稱為蒸發(fā)液體冷卻器。使用“干式”冷卻器這個術(shù)語很明顯是由于它沒有使用蒸發(fā)冷卻。

2.泵循環(huán)制冷劑式冷凍水系統(tǒng)

圖1中的第二行描述的是泵循環(huán)制冷劑熱交換器與冷水機組的組合。這個組合通常被稱為泵循環(huán)制冷劑式冷凍水系統(tǒng)。出于對數(shù)據(jù)中心環(huán)境可用性以及更高功率密度的考慮，促使了泵循環(huán)制冷劑系統(tǒng)的產(chǎn)生。這些系統(tǒng)通常由一組熱交換器和泵組成，泵用來將數(shù)據(jù)中心中的冷卻介質(zhì)與冷凍水進行隔離。然而，該系統(tǒng)還可以隔離其它冷卻液體，如乙二醇。

圖5 泵循環(huán)制冷劑系統(tǒng)與冷凍水連接示意圖舉例

這些泵循環(huán)制冷劑式系統(tǒng)通常使用某種形式的制冷劑（R-134A），或其它非導電流體，像氟利昂，這些流體將在泵的作用下在系統(tǒng)中流動，但不使用壓縮機。圖5所示的是一個泵循環(huán)制冷劑系統(tǒng)通過吊頂式制冷單元與冷水機組連接的舉例。在冷水機組與熱交換器之間管網(wǎng)中的冷凍水吸收來自泵循環(huán)制冷劑中的熱量。被冷卻的制冷劑將回到制冷單元去吸收更多的熱量并再次返回到熱交換器中。

優(yōu)點

• 在冷凍水的應用中能夠使水遠離IT設備

• 無油的制冷劑和非導電流體能夠在泄露事件中防止服務器受污染或受損的危險。

• 由于靠近服務器或直接對芯片進行冷卻，制冷系統(tǒng)的效率較高。

缺點

• 由于需要在制冷系統(tǒng)中增加額外的泵以及熱交換器，因此初投資較高。

應用場景

• 這些系統(tǒng)通常用作用于緊靠IT設備的冷卻系統(tǒng)，比如行級和機柜級的高密度制冷。

• 對于芯片級制冷，冷卻液將通過管道直接進入服務器。

3.風冷式系統(tǒng)（分體型）

圖1的第三行描述的是一個風冷式機房空調(diào)機組與冷凝器的組合。這個組合通常被稱為風冷機房空調(diào)直膨式系統(tǒng)?！爸迸蚴健北硎镜氖侵评鋭┲苯优蛎浾舭l(fā)，盡管這個術(shù)語通常指的是風冷系統(tǒng)，但事實上，任何使用制冷劑和蒸發(fā)盤管的系統(tǒng)都可以稱作直膨式系統(tǒng)。

圖6 風冷式直膨系統(tǒng)（分體型）

風冷式機房空調(diào)機組被廣泛用于所有大小的IT環(huán)境中，它們已經(jīng)成為中小型機房的“主要成員”。對于風冷式分體型系統(tǒng)，制冷循環(huán)有一半的組件位于機房空調(diào)器中，其余的位于室外風冷冷凝器中，如圖6所示。制冷劑在室內(nèi)與室外組件間的冷媒管中進行循環(huán)。來自IT環(huán)境中的熱量通過循環(huán)的制冷劑被“泵送”到室外大氣中去。在這類系統(tǒng)中，壓縮機位于機房空機組中。然而，壓縮機也可能位于冷凝器中。當壓縮機位于冷凝器中時，對冷凝器正確的說法應該是冷凝機組，整個系統(tǒng)稱為分體式系統(tǒng)。圖7給出了一個風冷式分體型直膨系統(tǒng)的舉例。

圖7 風冷式直膨系統(tǒng)舉例（分體型）

優(yōu)點

• 總成本最低

• 易于維護

缺點

• 制冷劑管網(wǎng)必須現(xiàn)場安裝。只有正確設計管網(wǎng)系統(tǒng)才能提供可靠的性能，這就需要仔細考慮IT和室外環(huán)境間的距離和高度變化才能做到。

• 對于長距離傳輸，制冷劑管網(wǎng)并不可靠和經(jīng)濟。

• 多個機房空調(diào)機組不能共用一個單一的風冷冷凝器。

應用場景

• 對可用性要求適中的配線間，計算機房，和7-200kW的數(shù)據(jù)中心。

4.乙二醇冷卻式系統(tǒng)

圖1的第四行描述的是乙二醇冷卻式機房空調(diào)機組與干冷器的組合。這個組合通常被稱為乙二醇冷卻式系統(tǒng)。這類系統(tǒng)將所有制冷循環(huán)組件置于一個機箱內(nèi)，同時將笨重的冷凝盤管替換為小得多的熱交換器，如圖8所示。熱交換器使用流動的乙二醇（水與乙二醇的混合物，類似于汽車防凍液）收集來自制冷劑的熱量，并將其送出IT環(huán)境。熱交換器與乙二醇管道總是小于風冷式分體型系統(tǒng)的冷凝盤管，這是因為乙二醇混合溶液能夠收集和輸送的熱量遠遠超過空氣。乙二醇通過管道流向干冷器，并將熱量排放到室外大氣中去。一套泵組（泵，電機以及保護機箱）被用來使乙二醇在機房空調(diào)器與干冷器之間的環(huán)路中往復循環(huán)。乙二醇冷卻系統(tǒng)與圖7中所示的系統(tǒng)在外觀上非常相似。

圖8 乙二醇冷卻式系統(tǒng)

優(yōu)點

• 整個制冷循環(huán)被置于計算機房空調(diào)機組中，作為一套在出廠時密封并經(jīng)過測試的系統(tǒng)，以實現(xiàn)最高的可靠性，而占地面積要求與分體型風冷式系統(tǒng)相同。

• 乙二醇管路的布設距離可以比制冷劑管路（分體型風冷式系統(tǒng)）長的多，并且可由一個流體冷卻器和泵組為多個計算機房空調(diào)機組服務。

• 在寒冷地方，位于干冷器中的乙二醇的降溫幅度可以很大（低于10°C[50°F]），因此，它可以將CRAC機組內(nèi)的熱交換器旁通掉，直接流入一個專門安裝的節(jié)能冷卻盤管。在這些條件下，制冷循環(huán)被關閉，空氣吹過被充入冷的流動乙二醇的節(jié)能冷卻盤管，以此來冷卻IT環(huán)境。此節(jié)能冷卻模式也稱為“自然冷卻”，可在使用時實現(xiàn)出色的運行成本縮減效果。

缺點

• 相比風冷式直膨系統(tǒng)，額外需要的組件（泵組，閥）會提高基建和安裝成本。

• 需要對系統(tǒng)內(nèi)乙二醇的體積和品質(zhì)加以保持。

• 將向IT環(huán)境引入額外的流體源。

應用場景

• 對可用性要求適中的計算機房和30-1,000kW的數(shù)據(jù)中心。

5.冷卻水式系統(tǒng)

圖1的第五行描述的是冷卻水式機房空調(diào)機組與冷卻塔的組合。這個組合通常被稱為冷卻水式系統(tǒng)。冷卻水式系統(tǒng)與乙二醇冷卻式系統(tǒng)非常相似，它們所有的制冷循環(huán)組件都位于機房空調(diào)器內(nèi)部。但是，乙二醇冷卻式系統(tǒng)與冷卻水式系統(tǒng)存在兩個重要的區(qū)別：

• 水（也被稱為冷卻水）循環(huán)取代了乙二醇用于收集熱量并將其從IT環(huán)境輸送出去。

• 冷卻塔取代了干冷器用于將熱量排放到室外大氣中去，如圖9所示。

圖9 冷卻水式制冷系統(tǒng)

缺點

• 冷卻塔、泵和管網(wǎng)系統(tǒng)初投資高。

• 由于需要進行經(jīng)常性的清潔和水處理，維護成本很高。

• 將向IT環(huán)境引入額外的液體源。

• 非專用的冷卻塔（用于整棟建筑的冷卻）的可靠性可能比不上專用于計算機房空調(diào)器的冷

卻塔。

應用場景

• 配合其它建筑系統(tǒng)使用的對可用性要求適中或很高的30kW或更大的數(shù)據(jù)中心。

6.風冷式獨立系統(tǒng)（一體型）

圖1的第六行描述的是風冷式獨立空調(diào)機組與風管的組合。這個組合通常被稱為風冷式獨立系統(tǒng)。獨立系統(tǒng)將制冷循環(huán)的所有組件都置于位于IT環(huán)境中的一個機箱內(nèi)。熱量是以熱氣流（大約49°C[120°F]）又被稱為廢熱的形式離開獨立系統(tǒng)的。該熱氣流必須從IT機房輸送到室外或無條件的空間內(nèi)，以確保計算設備的正常冷卻，如圖10所示。

圖10 室內(nèi)風冷式獨立系統(tǒng)

如果安裝在吊頂上方且不使用冷凝器進風和出風導管，來自冷凝盤管的廢熱可能會被直接排至吊頂區(qū)域內(nèi)。樓宇的空調(diào)系統(tǒng)必須具備處理這一額外熱負荷的容量。通過冷凝盤管吸入的空氣（稱為廢熱）也應由計算機房外部提供。這樣將避免在室內(nèi)造成負壓，防止未經(jīng)調(diào)節(jié)的較熱空氣進入。獨立式室內(nèi)系統(tǒng)容量通常有限（最高15kW），因為需要有額外的空間來容納所有制冷循環(huán)組件，并需要大型風管來管理排風。安裝在室外樓頂上的獨立式系統(tǒng)的容量可以大得多，但通常并不用于精確制冷場合。圖11給出了風冷式獨立系統(tǒng)的舉例。

圖11 風冷式獨立系統(tǒng)舉例

優(yōu)點

• 室內(nèi)獨立式系統(tǒng)安裝成本最低。除了冷凝器的出風口，不需要在樓宇的頂部或外部安裝任何設備。

• 所有制冷循環(huán)組件均置于一個單元中，作為一整套在出廠時密封并經(jīng)過測試的系統(tǒng)，以實現(xiàn)最高的可靠性。

缺點

• 與其它配置相比，每單元的散熱容量較低。

• 為冷凝盤管引入和引出IT環(huán)境的空氣通常需要管道或者吊頂。

• 一些系統(tǒng)可以依靠樓宇的暖通空調(diào)系統(tǒng)進行散熱。但是，當暖通空調(diào)系統(tǒng)在夜間或周末關閉時，將會出現(xiàn)問題。

應用場景

• 對可用性要求適中的配線間、實驗室環(huán)境以及計算機房。

• 有時用于數(shù)據(jù)中心熱點的處理。

7.全新風直接蒸發(fā)冷卻式系統(tǒng)

圖1中的第七行描述的是風管與全新風直接蒸發(fā)冷卻式機組的組合。這個組合通常被稱為直接新風蒸發(fā)冷卻式系統(tǒng)，有時也被稱為全新風。當室外空氣在某個設定點范圍內(nèi)時，直接新風自然冷卻式系統(tǒng)通過使用風扇和百葉窗將室外一定量的冷空氣通過過濾器直接送到數(shù)據(jù)中心內(nèi)。百葉窗和空氣調(diào)節(jié)閥也可以控制排到室外的熱廢氣量，以及與送入室內(nèi)的混合冷空氣，以保證數(shù)據(jù)中心環(huán)境在設定點范圍內(nèi)（如圖12）。這種制冷方法的主要運行模式是“節(jié)能冷卻模式”或“自然冷卻模式”，絕大多數(shù)的系統(tǒng)使用集裝箱式直膨風冷式系統(tǒng)作為后備。盡管進風是經(jīng)過過濾的，但并不能完全消除像煙霧和化學氣體類細小顆粒物進入數(shù)據(jù)中心。

圖12 全新風直接蒸發(fā)冷卻式系統(tǒng)舉例

該散熱方法通常與蒸發(fā)冷卻一起使用，室外空氣在進入數(shù)據(jù)中心之前將通過潮濕的網(wǎng)狀介質(zhì)（見邊欄）。可以注意到，由于進入數(shù)據(jù)中心的直接新風流經(jīng)蒸發(fā)介質(zhì)將使其達到飽和，因此使用蒸發(fā)輔助將增加數(shù)據(jù)中心的濕度，這也最大限度減少了該方法在數(shù)據(jù)中心中應用的有效性。蒸發(fā)輔助在干燥氣候條件下最為有效。對于濕度較高的氣候，比如新加坡，蒸發(fā)輔助的效果應該通過ROI(投資回報)進行評估。圖13給出了直接新風蒸發(fā)冷卻式系統(tǒng)的舉例。

優(yōu)點

• 所有的制冷設備都置于數(shù)據(jù)中心外部，這將使白區(qū)全部用于IT設備的擺放。

• 在干燥氣候地區(qū)，與不具有自然冷卻模式的系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)可以節(jié)約大量的制冷能耗。（比如75%）

缺點

• 對已有數(shù)據(jù)中心很難進行改造。

• 在空氣質(zhì)量差的地區(qū)需要頻繁更換過濾器。

• 蒸發(fā)冷卻增加了數(shù)據(jù)中心的濕度。

應用場景

• 1,000kW和更大的高密度數(shù)據(jù)中心。

圖13 全新風直接蒸發(fā)冷卻式系統(tǒng)舉例

8.空氣間接蒸發(fā)冷卻式系統(tǒng)

圖1的第八行描述的是風管與間接空氣蒸發(fā)冷卻器的組合。這個組合通常被稱為間接空氣蒸發(fā)冷卻式系統(tǒng)，有時也稱為間接空氣。間接空氣蒸發(fā)冷卻式系統(tǒng)在室外溫度低于IT入口空氣溫度設定值時，使用室外空氣來間接冷卻數(shù)據(jù)中心空氣，實現(xiàn)了顯著的節(jié)能效果。“節(jié)能冷卻模式或自然冷卻”是這種散熱方法的主要運行模式，盡管它們絕大多數(shù)使用集裝箱式直膨風冷式系統(tǒng)作為后備。風扇將室外冷空氣吹過一個空氣—空氣熱交換器的一側(cè)來冷卻穿過熱交換器另一側(cè)的來自數(shù)據(jù)中心的熱空氣，因此，室外空氣與數(shù)據(jù)中心的空氣是完全隔離的。熱交換器可以是板式或轉(zhuǎn)輪式的。與直接新風類似，該散熱方法通常使用輔助蒸發(fā)冷卻，也就是將水噴灑到空氣—空氣換熱器的室外側(cè)來進一步降低室外空氣的溫度，從而來冷卻數(shù)據(jù)中心的熱空氣。圖14提供了一個采用帶輔助蒸發(fā)的板式熱交換器的間接空氣蒸發(fā)冷卻式系統(tǒng)的例子。圖15給出了采用這種類型散熱方法的完整系統(tǒng)舉例。

圖14 空氣間接蒸發(fā)冷卻式系統(tǒng)

圖15 空氣間接蒸發(fā)冷卻式系統(tǒng)舉例

間接空氣蒸發(fā)冷卻式系統(tǒng)可提供高達大約1,000kW的制冷容量。絕大多數(shù)設備是大約一個集裝箱大小或更大。這些系統(tǒng)安裝在樓頂或樓宇的四周。這些系統(tǒng)中有的含有一個集成的制冷循環(huán)，可以與節(jié)能冷卻模式一起運行。

優(yōu)點

• 所有的制冷設備都置于數(shù)據(jù)中心外部，這將使白區(qū)全部用于IT設備的擺放。

• 在干燥氣候地區(qū)，與不具有自然冷卻模式的系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)可以節(jié)約大量的制冷能耗。（比如75%）

缺點

• 對已有數(shù)據(jù)中心很難進行改造。

通常用于

• 1,000kW和更大的高密度數(shù)據(jù)中心。

蒸發(fā)冷卻的原理

蒸發(fā)冷卻是將水噴灑到一個表面或氣流中的一個過程，水的蒸發(fā)可以冷卻通過表面或穿過水霧的空氣。這與你離開游泳池時，感到?jīng)鏊脑硪粯?。皮膚上的水通過蒸發(fā)來冷卻身體。

蒸發(fā)作用使室外空氣更多利用濕球溫度，可以使所有“干式” 制冷系統(tǒng)包括直接和間接“節(jié)能冷卻模式”每年使用更多的自然冷卻時間。在干燥氣候條件下，濕球溫度大大低于干球溫度。比如，在美國亞利桑那州的菲尼克斯，當室外干球溫度為 110oF （43.3oC）時，濕球溫度可以達到 70 oF (21.1oC)。 因此，使用直接蒸發(fā)冷卻式系統(tǒng)可以不使用壓縮機將空氣有效的冷卻到 70o F，從而節(jié)省了大量的能源成本。

干球溫度 vs.濕球溫度? 

干球溫度就是標準溫度計所讀出的空氣的溫度。

濕球溫度是指水蒸氣在濕球溫度計上蒸發(fā)時所讀出的空氣的溫度。過去，干球溫度和濕球溫度之間的溫差被用來確定濕度。如今，濕度已由電子傳感器直接進行測量，這也導致了這一術(shù)語的過時。

9.室外一體式制冷系統(tǒng)

圖1的第9行描述的是風管與室外一體式制冷機組的組合。這個組合通常稱為樓頂制冷裝置（RTU）。這些系統(tǒng)通常都不是新建數(shù)據(jù)中心的制冷解決方案。樓頂安裝的制冷機組與上文所述的風冷獨立式系統(tǒng)基本上是一樣的，除此之外它們是位于室外，通常安裝在樓頂，并且比室內(nèi)的系統(tǒng)要大得多。室外一體式制冷機組也可以設計成帶有采用直接新風作為自然冷卻模式。圖16給出了室外一體式制冷系統(tǒng)舉例。

圖16 室外一體式制冷機組

優(yōu)點

• 所有的制冷設備都置于數(shù)據(jù)中心外部，這將使白區(qū)全部用于IT設備的擺放。

• 在氣候適宜的地區(qū)，與無節(jié)能冷卻模式的系統(tǒng)相比，可節(jié)約大量的制冷能耗。

缺點

• 對已有數(shù)據(jù)中心很難進行改造。

應用場景

• 數(shù)據(jù)中心作為大型多用途設施的一部分。

制冷系統(tǒng)各種選項

設施和IT人員在確定制冷解決方案規(guī)格時可采用多種選件。應采用以下指引，并結(jié)合設備制造商的技術(shù)文獻。應注意，根據(jù)所考慮的解決方案的規(guī)模和類型，選件可能會有差別。

氣流方向–大型落地式系統(tǒng)的氣流采用向下的方向（下送風）或向上的方向（上送風），有些甚至可以采用水平的方向（水平送風）。

• 在高架地板環(huán)境或當系統(tǒng)安裝在一基座上的非高架地板環(huán)境中采用下送風系統(tǒng)。

• 在已有的上送風環(huán)境中采用上送風系統(tǒng)。

• 對于采用冷/熱通道布局的IT整合和IT改造環(huán)境，應考慮采用水平送風系統(tǒng)。

火、煙和水探測設備在災難性事件時能夠提供早期預警與/或自動切斷功能。

所有機組中都推薦采用。如果當?shù)亟ㄖ?guī)范有要求，則強制使用。最好配合IT監(jiān)測和樓宇管理系統(tǒng)使用，以實現(xiàn)及時地告警。

加濕器通常位于精密制冷機組內(nèi)部，以彌補制冷過程中空氣所損失的含濕量，用于防止由于靜電放電造成的IT設備宕機。

• 應在所有計算機房空調(diào)器和空氣處理裝置中使用加濕器，除非機房具有正常運行的蒸汽屏蔽和中央加濕系統(tǒng)。機房不能存在濕度過高或過低的問題。

加熱系統(tǒng)是為了使制冷系統(tǒng)在必要時對IT環(huán)境空氣進行更多的除濕，需要對離開精確制冷設備的已調(diào)節(jié)冷風增加熱量。

• 加熱系統(tǒng)用于處于濕熱氣候下的機房，或者蒸汽屏蔽差或不具有蒸汽屏蔽功能的機房。

自然冷卻模式是指盤管在乙二醇溶液足夠冷的情況下，以類似于冷凍水系統(tǒng)的方式對IT環(huán)境進行冷卻。它在使用時可以實現(xiàn)出色的運行成本節(jié)約。

• 在寒冷氣候中配合乙二醇冷卻式機組使用。

• 使用時應按當?shù)亟ㄖ?guī)范要求。

“多重冷卻”盤管可配合風冷式、乙二醇冷卻式或水冷直膨式系統(tǒng)使用

• 在樓宇冷凍水可用但不可靠或經(jīng)常被關停的情況下使用。

結(jié)論

用于數(shù)據(jù)中心的這13種散熱方法的主要差別在于其在IT環(huán)境中的安裝方式以及它們收集熱量并將熱量輸送至室外大氣的方式。所有這13種散熱方法都有優(yōu)缺點，這使它們在各自在不同的應用中成為優(yōu)選方案。選擇哪種散熱方法應依據(jù)需要保護的IT環(huán)境的正常運行時間要求、功率密度、地理位置和外形尺寸，現(xiàn)有樓宇系統(tǒng)的可用性和可靠性，以及可供系統(tǒng)設計和安裝使用的時間和開支來決定。精通精確制冷組件和散熱方法的IT人員可以與制冷人員更有效的合作，以確保滿足IT目標的最優(yōu)化制冷解決方案的規(guī)格。

本文標題：用于數(shù)據(jù)中心的各種制冷技術(shù)

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