@微信官方:给我一份数据中心制冷系统设计指南

数据中心概况及常用冷水系统介绍

1、数据中心是单位的业务系统与数据资源进行集中、集成、共享、分析的场地、工具、流程等的有机组合。从应用层面看,包括业务系统、基于数据仓库的分析系统;从数据层面看,包括操作性数据和分析型数据以及数据与数据的集成/整合流程;从基础设施层面看,包括服务器、网络、存储和整体IT运行维保服务;从区域大小层面,包括集团、区域以及地区公司的多级数据中心信息服务。IDC-互联网数据中心,Internet Data Center。

2、数据中心的能耗主要由信息设备能耗、空调系统能耗、电源系统能耗三部分构成。信息设备能耗是数据中心能耗最大的部分,约占数据中心能耗的45%,空调系统能耗(包括处理机柜散热、照明、人员和新风)在数据中心总能耗中排第二位,约占40%,电源系统能耗约占数据中心能耗的10%。

3、GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》规定A、B级机房内环境温度为(23±1)℃。由于机房内冷热通道分开布置,甚至封闭冷通道或者热通道,冷热通道温度差异很大,环境温度的定义较为笼统。ASHRAE注重机柜进风温度,推荐值为18-27℃;常见冷水供回水温度选择12/18℃。对于机柜附近端制冷方式,也可以尝试15/21℃高温供回水温度。

分类

《关于数据中心建设布局的指导意见》

三种数据中心规模分类方式:按照机架数量分类;按照数据中心地板面积分类;按照数据中心机房面积分类。

评价指标

数据中心空调设备最关键参数是可靠性,衡量指标:极短的断电后自启动时间(掉电自启和快速启动)、极长的连续无故障运行时间(MTBF: Mean Time Between Failure)

能耗评价体系包括电能利用效率PUE,PUE延伸指标,制冷/供电负载系数和可再生能源利用衡量标准。

冷却系统主要特点

常见工程问题

1、设计问题

  • 设备集成化程度高

  • 冷源利用不合理

  • 系统存在局部过热现象

  • 数据中心存在过度冷却现象

2、运维问题

  • 系统全年运行,引起的高能耗、短生命周期(8年)以及运维高成本(包括管理人员负重大)

  • 机组迅速重启,快速制冷(类似油泵故障,如何快速解决,维修的反应时间等)

  • 缺乏统一的集中监控与管理平台

常见冷却方式概述

1、传统冷却方式:

风冷型直接膨胀机房空调、水冷型直接膨胀机房空调、集中冷冻水+冷冻水型机房专用空调机、双冷源空调系统。

2、风冷型直接膨胀机房空调 (PUE 1.8)

单机冷量在50-200kW(15-100kW)

主要部件:风冷室内机、风冷室外冷凝器

部件能耗:室内风机25%,室外风机7%,压缩机68%

优点:

系统简单、安装方便;每台机组相对独立,任意机组回路的故障不会影响其它机组。无需水系统,日常维护简单。

缺点:

  1. 室外是风冷冷凝器,能效低;

  2. 单台机组制冷能力小;

  3. 室外冷凝器的安装位置受空间限制,极可能出现热岛效应大大降低制冷效率;

  4. 蒸发温度低于露点温度,导致结露;控制湿度需要加湿处理;

  5. 环境要求高。

适用范围:

机组与室外冷凝器之间的管路长度是有限制,从而适用于中小型数据中心。

 3、水冷型直接膨胀机房空调(PUE 1.6)

主要部件:风冷室内机、冷却塔(风冷冷凝器)、冷却水管路

部件能耗:室内风机19%,水泵17%,冷却塔9%,压缩机54%

优点:

制冷效率相对风冷直接膨胀机房空调高;无需室外制冷剂管路,从而不存在室内、外机距离限制;冷却塔/风冷冷凝器相对占地面积小

缺点:

  1. 能效相对集中冷冻水空调系统小

  2. 单台冷机制冷量相对冷冻水空调小

  3. 数据中心有水系统,需要设置防漏检测

  4. 冷却塔的噪声和飘水问题会对周围产生影响

  5. 寒冷地区要注意管路的保温以及冷却塔的结冻问题

适用范围:

适用于水资源充足的中小型数据中心。

4、集中冷冻水+冷冻水型机房专用空调机

主要部件是冷水机组、冷却塔(风冷冷凝器)、冷冻水泵、冷却水泵、机房空调末端及空调水系统。

优点:

  1. 能效高;结构紧凑

  2. 不存在室内机、室外机连接距离限制。

缺点:

  1. 数据中心内有水系统

  2. 维护要求高,需要专业的维护管理团队

5、精密空调:

(恒温恒湿空调)是指能够充分满足机房环境条件要求的机房专用精密空调机。

数据中心的新型冷却方式展望

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