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数据中心空调系统节能发展历程与趋势

双击自动滚屏 发布者:艾默生机房空调 发布时间:2015-07-15 15:26:40 阅读:次【字体:

数据中心空调系统的发展历程

随着数据中心行业的不断发展,与之配套的数据中心空调技术也在迅速发展,其发展大致可分为以下三个时期:

早期数据中心空调系统(1950-1970年)

前期的机房是为某台计算机(大、中、小型机)专门建设的,并没有统一的标准,完全是在摸索建设的。由于没有专门的机房专用空调设备,这是机房的空调采用普通民用空调或者利用大楼空调系统集中供冷的舒适性空调设备,然而,舒适性空调是针对人所需求的环境条件设计的,并非为了处理数据机房的热负荷集中和热负荷组成,只有降温功能,没有精密的温度控制,没有湿度控制功能,没有严格的除尘措施,也没有测试指标。在机房内使用舒适性空调时遇到如下问题:

舒适性空调无法保持机房温度恒定,可能会导致电子元器件的寿命大大降低。

无法保持机房温度均匀,局部环境容易过热,从而导致机房电子设备突然关机。

无法控制机房湿度,机房湿度过高,会导致产生凝结水,可能造成微电路局部短路;机房湿度过低,会产生有破坏性的静电,导致设备运行失常。

风量不足和过滤效果差、机房洁净度不够,会产生灰尘的枳聚而造成电子设备散热困难,容易过热和腐蚀。

舒适性空调的设计选材可靠性差,从而造成空调维护量大,寿命短。

发展数据中心空调系统(1970-2000年)

出现了专门为当个计算机系统设计的机房,有了专用的机柜(大、中、小机柜),并且开始逐步制订标准,包括机房选址、面积等。机房制冷也从普通的民用舒适性空调机和集中冷却,开始转向采用恒温恒湿的机房专用精密空调机,机房除尘方面采用新风系统和机房正压除尘,从而实现数据中心保持适度恒定,良好的空气洁净度、具备远程监控等要求。

机房专用精密空调在设计上与传统的舒适性空调有着很大的区别,表现在以下几个方面:

大风量、小焓差

全年制冷运行

恒温恒湿控制

送风方式多样

可靠性高

创新期数据中心空调系统(2000年-至今)

随着互联网的发展,信息化的来临,对数据中心的需求也逐渐增大;数据中心也逐渐进入到各个行业,大家对数据中心的理解和要求也出现了不同之处;一般企业认为数据中心是成本中心,数据中心租赁企业认为数据中心是利润中心,金融行业对数据中心可靠性要求严格,制造业数据中心对易用性和成本提出很高要求。多种不同的需求促进数据中心行业的迅速发展和创新方案的产生。

如送风方式的创新,从下送风到靠近电源的列间空调设备;冷源的创新,自然冷源的应用逐渐走向普及;建设模式的创新,模块化的方案;工业化的创新,大型数据中心引入工业化的建设理念;各种空调设备的创新,目前设备的能效、性能、控制等和十年前不可同日而语。

数据中心空调系统的发展趋势

为了保障数据中心空调系统的高可用性,在空调系统设计中,可用性、绿色节能、动态冷却则是未来的发展趋势。

可用性

数据中心对可用性的要求远远高于普通的商业楼宇,空调系统同样如此;目前对可用性的要求一般分为A级和B级,需要空调系统有冗余设计,出现故障要有应急方案;传统的分散式空调系统可用性比较高,设置冗余后,单台机组不会影响数据中心的正常运行;大型数据中心应用的集中冷源系统,对可用性带来更多的挑战,多个节点需要设计能备份的冗余方案。

绿色节能

随着绿色数据中心概念的深入人心,建设具备节能环保特点的绿色数据中心已经成为数据中心建设和使用以及设备供应商的共识;在低碳化潮流下,数据中心急需有所作为;制冷系统是数据中心的耗电大户,约占整个系统能耗的30%-45%,制冷系统的节能受到了前所未有的关注。优化送风方式、冷热通道布局、冷热通道隔离、智能群控、利用室外自然冷源等方案已经呈现出百花齐放的现象;还有数据中心采用了热回收装置产生热水,作为生活、洗澡、游泳池等用途,降低整个系统的碳消耗。

在温湿度设定方面,ASHRAE在2011版本中推荐的温度范围为18℃-27℃,推荐的湿度范围为大于5.5℃的***温度的相对湿度,即小于60%的相对湿度和15℃的***温度;放宽的要求在保证机房设备正常运行的同时,可以减少机房制冷、加热、加湿、除湿的耗能,降低机房空调系统的能耗并提高能耗。

在节能机房空调设备方面,变容量压缩机、高效EC风机、节能智能控制、利用自然冷源等技术的应用使得机房空调机组的能效和适应性越来越强。

对于水的关注也逐步进入了大家的视野,WUE,水的消耗和循环水应用,雨水的应用也在数据中心的设计中得到重视。

动态化

在新型数据中心的建设和应用中心,“按需制冷”或者“动态制冷”也成为数据中心冷却方案中一项很重要的评价标准。所谓“按需制冷”指的是数据中心空调的冷量输出是伴随着IT热负荷的变化而变化,是一个动态的、可调节的输出;随数据中心发热密度的不断增大,数据中心空调出来提供稳定、可靠、绿色的冷却的同时,如何防止出现局部热点也成为冷却方案需要重点考虑的需求之一。