绿色数据中心的空调选择 - 图文

提供计算机房内地面排水管，用来收集和排出一次预先执行释放的喷洒水。地面排水管应该接收从计算机房空调装置来的冷凝排水和加湿溢流水。

2.级别4(机械的)的要求

一个级别4设施的加热、通风和空调系统包括多个空调装置，用结合的冷却能力来维持关键的空间温度和相对湿度。如果这些空调装置是由一个水侧阻热系统服务的，例如：一个冷却水或冷凝水系统，这些系统的组件大小是同样能满足设计条件，用一个配电盘远离服务。可以通过供应两个电源给每一个空调装置，或将空调设备分配给多个电源来获得冗余水平。管道系统或系统都是双路径的，在管道断面发生故障或维护时不会导致空调系统的中断。当蒸汽系统被用于级别4系统时，要考虑可选择的水储藏办法。

4.5室外冷源系统

4.5.l 节能篇：冷却方式分析

近些年来，社会都致力于建设新的数据中心，并通过设施的整合，来实现绿色数据中心的目标。邪如何高效的运营和管理数据中心并达到真正的绿色，及迅速适应企业业务发展将更具有挑战。而通过优化的选址、虚拟化资源整合、自动化远程管理、以及能源管理等新技术的采用，解决目前数据中心普遍存在的高耗能、资源浪费严重方面的问题也迫在眉睫。针对制冷系统来讲，一些主要组件及系统设计也可以应用一些绿色方法。其中包括设施单位所维护及主要位于主机空间之外的机械基础架构元件。减少最耗能组件的运行时间是一个很好实现数据中心制冷系统绿色的方法。这可以通过节能装置实现，当温度和湿度达到一定条件时，节能装置可以利用外部条件冷却数据中心，而不需要运行冷却装置。这是最直接，最能大幅度降低能耗减少空气污染的方法之一。

表4-14风冷水冷比较

4.5.2 节能篇：冷却方式的确定

精密空调专门为大型服务器及计算机提供稳定的工作环境。常用3种冷凝工作方式，一般来说大型机房采用冷冻水型的精密空调的综合优势较明显。

从表4-14可以看出，3000平方米以上数据中心采用水冷系统是最合适的。 4.5.3冷却方式的对比

采用风冷型或是水冷型冷水机组的合理性论证有如下几点： 1.制冷系统比较

风冷模块冷水系统(以下简称风-水系统)由多个小的风冷模块组成，每个系统都是双机系统，如果有某个压缩机故障或维修都不影响空调系统运行，无需备用机组，即使备用1～2 台机组，费用也不多，节省初期投资；而水冷型冷水机组(以下简称水一水系统)通常只有组才可保证系统无故障运行，投资费用较大。

2.启动电流比较

风-水系统由于每个机组容量较小，系统运行时可顺序启动，避免对电网造成冲击水-水系统启动电流很高，对电网造成冲击，并且启动前需要长时间预热才能正常使用。

3.系统结构比较

风-水系统无需专用机房，省去占地面积。室外机采用的是冷媒与空气换热，不但减少了一套冷却水系统，省掉一部分初期投资和很大一部分日后的运行、维护及保养费用，而且没有冷却塔的水雾飘散，整个系统只需配备一套闭式水循环系统，水-水系统需要专用机房，占地面积很大，冷却系统还要在楼顶或室外放置冷却塔，配置两套水路(冷却及冷冻水管道)，相应水泵、阀门增加，且整个系统运行期间，须有专业人员全天值班巡査，增加人力投资。冷却塔年耗水量很大。

4.操作控制比较

风-水系统一健全自动控制，水-水系统机组、水泵、阀门、冷却塔、板换等都是独立控制，开机运行、阀门转换有复杂的操作及检查程序，操控复杂，需要做专业的PLC控制系统。

5、维护费用的比较

风-水系统只需要对机组本身进行维护水一水系统不仅要对机组进行维护，对冷却设施也需要很多的维护，其中冷却塔的维护费用尤为多，例如风机电机轴承的更换、水泵的轴瓦、轴套的更换、冷却塔的冲洗等等。阀门及各冷却系统之间控制、维护也较为繁琐。

6.初期投资比较

风-水系统所需的附属设施为：机组、冷冻水泵、集水器、分水器而水-水冷水机组所需的设施为：专用机房、冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵、集水器、分水器、板式换热器。风冷机组价格相对高一些，从中可以得出，两个都和初期投资相当。

7.可扩展性比较

计算机技术的更新期为2～5年，故冷却系统需要有扩展的能力以适应负荷增加，风-

水系统放置于楼顶、屋面，后期仍有增容的空间1水一水系统机机组安装于冷冻站内，无增容空间以应对未来。

8.可靠性比较

以xxLDC为例，选用四用一备的冷水机组，每套冷水机组均为双机系统，即对系统做了双重保险达到了T4的要求1水一水系统虽也可做到两个冷站的机组互为备份，但付出的代价投资及运行操作也是较为繁琐复杂的。

综上所述，选用风冷自然冷却冷水系统更适用于北方大型数据中心。 4.5.4数据中心能耗现状

云计算时代的数据中心，一方面要求数据中心保持高可用性特点能高效地、安全地运营；另一方面，用户会尽可能要求数据中心降低能源消耗和运行成本1而且数据中心必须具备灵活的扩展能力，以应对多变的业务需求及未来的不确定因素。

而根据最新统计，机房空调系统占总个数据中心的电耗比例达到近45%左右，其中冷源部分占到2/3。绿色数据中心的构建，机房空调的节能解决方案成了重中之重，并刻不容缓。 数据中心通常都需要常年不间断供冷，常规的制冷系统，室外温度即使是低于或远低于其循环冷冻水温的情况下冷水机组运行也需要照常运行。当室外温度较低时，我们完全可以利用冷空气直接冷却循环冷冻水，从而在冬季减少或完全不需要开启压缩机制冷即可为空调室内机提供冷量，冬季利用室外冷源方式总体来说分两种：一种为直接引入室外新风，第二种为采用冷水作为载体冷却；前者带来后果是需要大量的加湿量，其耗电量较大，同时还需对室外空气加热达到送风温度，也需耗能。过滤网更换频繁，维护量很大等诸多弊端后者在机房应用中采用乙二醇系统较为广泛，以此为分析基础。

后者称之为自然冷却方法(Free cooling) ，有此功能的机组叫自然冷却机组。乙二醇自然冷却系统其工作原理是：在蒸发器上端增加一组经济盘管，乙二醇系统为全封闭系统，乙二醇溶液为20%～70%，并且不需要更换。乙二醇溶液循环由乙二醇溶液泵为动力来实现流动。这一系统利用的是乙二醇溶液随浓度的增加其冰点降低的原理，使用大自然提供的冷源实现制冷节能。在利用室外冷量给机房供冷的过程中，冷空气要与乙二醇进行热交换，乙二醇再与混合空气进行热交换，它与常规冷水机组最大的区别在于它带有独特的风冷自然冷却换热器，其运行优先利用天然环境的低温空气冷却循环冷冻水，可以实现无压缩机运行制冷，显节省压缩机的电耗。如图4-16所示。

这种机组在夏季与常规空调一样，仍旧采用压缩机制冷。但是在过渡季和冬季，却能较少地消耗电能达到常规空调同样的制冷效果。

在过渡季，当环境温度达到比冷冻水回水温度低两度或以上时，开启Free cooling自然冷却，利用冷空气的冷量顶冷冷冻水，无需压缩机功耗自然冷却不足部分，再由常规压缩制冷接力，从而减少了系统功耗。

在冬季，低于回水温度十度后，完全靠Free cooling自然冷却冷却冷冻水，不需压缩机开启，只需少量风扇电耗，能效比高达20以上。

这样综合下来，通过自然冷却技术，在过渡季和冬季减少了压缩机工作时间和强度，有效降低了制冷功耗。跟常规的冷水机组相比，以廊坊纬度地区为例，常年节电达到38%。

4.6供、回水温度和管路设计

常规冷水系统的冷冻水供、回温度一般为7～12℃，作为数据中心常年需要散热，可选择设计梢高的温度范国机组。较高的水温不去湿但能提供足够的冷量，具有很大的节能潜力，缺点就是流量较大导致管径与水泵规格较大，但相比来讲利大于弊。数据通信设备适用的冷水供水温度通常为4～16℃，推荐10℃的水。么采用这样的温度的冷水系统运行费用较低，也节省7能源消耗。凤冷自然冷却系统运行工况：环境温度35℃，冷冻水进出口温度12～18℃。如图4-17所示。

1)根据负荷要求可得出所需水流量的最小值。