建设大型数据中心制冷系统的三个关键

核心提示：目前，随着大型数据中心高密度服务器与低密度混合模式的出现，建设大型数据中心制冷系统的三个关键，由于服务器的密度不均衡，因而产生的热量也不均衡，在西安地区一个冬季就可收回Free Cooling部分增加的投资，如是在寒冷的内蒙或东北地区，传统数据中心的平均制冷方法已经很难满足需求， 据统计

目前，随着大型数据中心高密度服务器与低密度混合模式的出现，由于服务器的密度不均衡，因而产生的热量也不均衡，传统数据中心的平均制冷方法已经很难满足需求。

据统计，目前85％以上的机房存在过度制冷问题，而供电中只有1/3用在IT设备上，制冷费用则占到总供电的2/3 。因此，降低能耗、提高制冷效率是大型数据中心建设的关键所在。北京世纪互联工程技术服务有限公司（以下简称BANYANO）于2008年12月，就大型数据中心制冷系统建设的几个关键性问题，发布了技术白皮书。

制冷模式的转变：集中制冷到按需制冷

在以往的空调系统设计中，多采取集中制冷模式，将空调房间考虑成一个均匀空间，按现场最大需求量来考虑。这种模式忽视了空间各部分的需要，缺少考虑制冷效率、制冷成本的意识。目前随着科学技术的发展以及高密度大型数据中心的建设需求，人们逐渐认识到按需制冷的必要和集中制冷的弊端。

据BANYANO技术人员介绍，“按需制冷”就是按机房内各部分热源的即时需要，将冷媒送到最贴近热源的地方。它最大的特点是制冷方式的定量化和精准化，从“房间级”制冷转变为“机柜级”制冷，最后到“芯片级”制冷。例如，在高密度大型数据中心的建设规划中，BANYANO采用了以“精密制冷”为核心的机柜级解决方案。将英飞集成系统的In-row制冷单元放在高密度服务器机柜旁边，针对每个热点进行降温，让冷热空气直接在机柜和空调之间以最短的路径循环，从而有效提高制冷效率。根据设备发热量的高低配置相应数量的制冷单元，以此做到按需供冷定量分配。与房间级制冷相比，In-row制冷对冷气的利用率达到70%，并能够处理更高的热负载密度。

送风方式的设计：上送风VS下送风

数据中心内显热庞大，潜热微小的环境导致需要大风量的空调系统。为保证数据中心内不同位置的IT设备都能处于适宜的温度和湿度，正确设计数据中心的送风和回风的气流组织成为大型数据中心制冷系统建设的重要环节。

架高地面下送风方式

BANYANO技术人员表示，目前数据中心常采用的送风方式主要有两种：风管上送风方式、架高电地板下送风方式。采用风管上送风方式时，由于机柜功率的不确定性，导致了每台机柜对风量要求不同。温度高的机柜需要大风量，但如何保证风管近端和远端出风风速的一致性，是风管上送风方式的一大难题。采用架高地板下送风方式，是将整个架高地板下的空间作为一个大的静压箱，冷空气从空调进入静压箱，再通过地板送风口送至机柜前部的冷通道。通过在地板送风口上设置风量调节阀，调节每个机柜前风口地板的通风面积和风速，从而达到按机柜需求供给合适的风量。如果数据中心所在建筑的室内净高能够满足要求时，可采用吊顶上部空间回风方式。这样就能够有效减少冷空气和热空气的无效混合，提高空调系统的效率。

制冷方式的选择：风冷VS水冷

据了解，目前国内数据中心常用的方式主要为风冷精密空调系统。由于建筑空间的限制，常常没有足够的空间放置室外冷凝器，冷凝器排列过于紧密，造成散热效果差，空调系统效率较低，难以解决高密度制冷问题。而目前水冷制冷方式可以在机柜内冷却服务器等设备排出的热空气，加快了制冷循环过程，进而提高制冷效率。

带FREE-COOLING的冷冻水空调系统

BANYANO技术人员表示，世纪互联公司根据多年的数据中心设计和运行经验，率先采用带有Free Cooling功能的冷冻水精密空调系统。从世纪互联西安数据中心的对比应用中可以看出，Free Cooling功能的冷冻水精密空调系统虽然在一次性投入上比风冷精密空调系统高出13%，但在制冷效率上则高出了54%。从长期运行的费用来看，Free Cooling功能的冷冻水精密空调系统比风冷精密空调系统每天节电38094度。在西安地区一个冬季就可收回Free Cooling部分增加的投资，如是在寒冷的内蒙或东北地区，不到半个冬季就可收回Free Cooling部分增加的投资。