企業數據中心制冷系統設計核心分析

韓 超（施耐德電氣信息技術（中國）有限公司,上海200062）

企業數據中心制冷系統設計核心分析

韓 超
（施耐德電氣信息技術（中國）有限公司,上海200062）

作為企業數據中心的關鍵子系統，制冷系統是企業數據中心正常運行的保障，同時也是數據中心進行綠色建設的實現手段，文章以企業數據中心指令系統的發展為出發點，對于系統的核心內容進行分析探討提出作者的思考和觀點，以期與對于數據中心的制冷系統設計提供理論指導。

數據中心;制冷系統;設計核心;分析

1 制冷系統的選擇

一般情況下，分為風冷型和水冷型，兩者各有其優缺點、進行企業數據中心設計的時候，需要綜合考慮建設的規模以及建造地，降耗目標以及維護的難易程度，風冷型制冷系統和水冷型制冷系統適用范圍不同，針對小型的數據中心，大多采用前者，并且由于風冷型制冷系統具有獨立的制冷回路，降低了成本的同時提高了系統的可靠程度，系統的日常維護量較小，系統采用電制冷，總耗能比較高，且很難利用節能手段；反之，大型的數據中心一般采用水冷型制冷系統，系統可靠性高，采用自然制冷，系統可進行節能較好的空間很大，但成本較高，所需的維護工作比較復雜，尤其是欠缺水資源的區域，該問題是一重大難關。

2 氣流組織的設計

氣流組織關系到制冷系統的制冷效率和IT設備制冷、節能降耗的效果，根據ASHRAE（美國采暖、制冷與空調工程師協會）的最佳實踐，綜合企業的建筑條件，如果條件允許氣流組織布置應如圖1所示，布置機柜的冷熱通道，采取下送風，上回風使用專門的吊頂裝置。

圖1 ASHRAE最佳實踐中的氣流組織形式

圖1中所示的氣流組織可以最大限度的減少冷熱氣流的混合，提供良好的氣流隔離效果，對于提高制冷系統的制冷效率具有很重要的意義，采用這種氣力組織布置形式需要對于下下幾點進行慎重的考量。

首先，國標中對于架空地板高度進行了明確規定，不得低于40厘米，結合ASHRAE推薦的不低于60厘米的設計推薦，筆者建議針對大型的數據中心，應該將地板的高度定在90厘米以上以獲得更加均勻的壓力分布，在進行制冷系統的設計時也需要避免障礙物阻塞送風通道，若采用走線方式，需要把有關設備放置于熱通道以下的地方。

第二、控制回風途徑，設計時需要盡量將回風速度控制在相對較低的風速回到CRAC機組進風口，控制風速的方法一般是將回風層高度設置為架空地板的1.5倍到2倍之間，要注意回風流動的途徑，在機柜頂部與上回風吊頂之間預留足夠的空間，ASHRAE最佳實驗推薦采用專門的回風吊頂，此外需要重視進風口的形式以及進風口的位置，應遠離CRAC且方便根據回風量進行位置的調整。

3 高熱密度制冷系統實際

針對功率較高的數據中心，在進行制冷系統的設計時，需要高密度以及局部熱點的制冷能力，例如機柜功率超過15千瓦的時候，使用前述的氣流組織布置會造成局部熱點的產生，從而對IT設備的制冷效果造成不利的影響，一般采取的解決方法為，封閉傳統設備模塊中的兩列機柜的冷熱通道，通過這樣形成的服務器POD進行冷熱氣流的嚴格隔離，提高制冷系統的制冷效率已消除局部熱點，綜合封閉熱通道以及冷通道方法的優點以及缺陷，筆者認為，進行熱通道的封閉較易實施，可靠性以及制冷范圍稍占優勢，對于機柜密度更大達到20千瓦到30千瓦之間，唯有采用水冷專用機柜或者就近制冷的方式進行解決。

4 管線設計

大型數據中心往往采用水冷式制冷系統，利用自然制冷措施，便于節能降耗，管線長度不受限水的換熱效率高，對于制冷系統的管線設計側重工作在于管線路由以及防水措施，ASHRAE推薦的管線路由方式中可靠等級最高的線路路由方式為專用跨接支管的雙端頭回路，使用這種線路路由方式的可靠性高、但是成本也較高，對于制冷系統的管線設計主要考慮以下幾個關鍵點。

首先，國內的數據中心建筑為多層結構，層高往往不能達到國外數據中心的高度，一般需要將層高定在6米以上。

其次，設計需要綜合考慮IT模塊區域以及空調設備區的擋水墻規格、支管管徑以及排水能力，以免管線維修時造成IT設備進水損壞。

5 制冷系統的節能設計

如前所述，制冷系統占整個數據中心能耗的38%之多，所以制冷系統的節能降耗空間較大，國際上的大型數據中心一般利用位置優勢采用自然冷源以達到節能目的，此外，通過變頻設備的使用來降低能耗，業界采用的自然冷卻技術主要包括免費制冷以及新風制冷兩種，新風制冷是一種空氣處理系統，對滿足條件的室外空氣進行處理，將其中部分或全部空氣用于制冷系統的冷源，這種方法對于數據中心的氣候條件要求苛刻，所以在我國處于試驗階段，沒有得到普及。

免費制冷主要利用寒冷的溫度條件提供這冷系統的冷源，可以根據不同的依據分為多種連接方式，我國的大型數據中心一般采用的連接方式為間接串行連接，其優勢在于對于提高制冷效果、保持水質具有重要的意義。

6 制冷系統的連續制冷能力設計

制冷系統的連續制冷能力是指，在進性制冷系統設計時考慮當數據中心的供電系統出現問題時，短時間內保證IT設備的正常運行，國外一般采取設置蓄冷罐和UPS供電來保障在備用電源未啟動之前IT設備不會因為過熱而停機，針對蓄水罐的設計一般選擇較多，應該根據實際的情況選擇合適的方法。

7 結束語

數據中心制冷系統設計選擇眾多，每種方案都各有其優點和缺陷，應該根據企業的實際情況進行謹慎的分析考量，在可靠性、經濟性、靈活性以及節能降耗綠色建設的基礎之上那個要充分地考慮到企業的設備布置和信息特點。

[1]王麗欣,常琳.高密度數據中心制冷空調系統設計[J].制冷技術,2015（01）.