数据中心制冷系统发展趋势

数据中心制冷系统发展趋势

数据中心制冷设备是为数据中心环境、数据中心主设备服务的、是依托于数据中心设备、功能而存在的，所以从根本上讲，我们看数据中心制冷系统的发展趋势，应该结合数据中心本身的发展来看，比如应用的行业、规模、主设备等等因素的变化都可能会导致数据中心制冷设备变化，甚至国内外标准的升级、国家区域政策的变化也对数据中心制冷的形态产生直接或间接的影响。

一、2000年左右数据中心行业发展初期，web1.0时代

1、数据中心特点

（1）计算机、互联网尚未普及，数据中心概念尚未建立；

（2）小型计算机房、通信机房，设备少、面积小、单位发热低；

（3）相关标准刚刚建立，多为借鉴国外标准，实际应用经验少；

（4）对数据中心理解较少，主要解决安全性问题。

2、对制冷方案的主要诉求

（1）可靠、稳定、安全；

（2）基本功能实现，温湿度、洁净度。

3、制冷方案：以单元式风冷直膨设备为主

4、系统特点

（1）单元式分体机组，室外机占用空间；

（2）单机冷量小，通常不超过100kW；

（3）安装、运维简单；

（4）自带加除湿功能；

（5）能效受限，cop2.5左右；

（6）室外机场地受限，占地较多，不适合高层写字楼。

二、2000年-2008年，数据中心行业快速成长期，进入web2.0时代

1、数据中心特点

（1）信息化建设加速，数据服务业务增加，机房数量增多、行业增多；

（2）中大型机房开始出现，计算机房、通信机房开始转变为数据机房；

（3）IT设备、服务器单位功耗增加、密度增加，对电、冷、空间、环境要求提升；

（4）行业积累了一定经验，开始针对性定制或升级相关技术标准，规范更细致；

（5）机房建设、运营更加专业化、标准化。

2、对制冷方案的主要诉求

（1）可靠、稳定、安全；

（2）能适应不同机房特点、方案灵活；

（3）设备功能提升，如群组功能、智能运行功能等；

（4）设备性能提升，如COP不低于2.5、主器件能效等级等。

3、制冷方案

主要方案依然为分体单元式风冷直膨型空调设备，但由于场景增多，系统方案开始出现多样化发展，比较典型的如下几个场景：

（1）冬季低温地区，可搭配使用乙二醇溶液配置干冷器进行制冷；

（2）传统精密空调改为行间级空调，缩短空调到设备的送风距离；

（3）高层楼宇中，利用大楼冷冻水配置冷冻水型精密空调，不受室外机限制。

4、系统特点

（1）单元式风冷系统稳定、可靠优势依然在，且对单机组来说易于维护；

（2）开始关注能效，高能效风机、压缩机应用，cop3.0机组应用，但已经到了瓶颈；

（3）末端精密空调各种送风方式均存在（上送风、地板下送风），气流管理比较粗放；

（4）在大型数据中心应用数量多管理难度大。

三、2008年-2015年，数据中心大发展

1、数据中心特点

（1）互联网及4G移动通信技术发展带来信息大爆炸，超大型数据中心频频出现，数据中心趋于集中化、大型化；

（2）服务器功率密度逐年增加，数量规模庞大，电、水、空间等资源常常成为制约数据中心建设的瓶颈；

（3）因为能耗巨大，绿色节能成为数据中心仅次于安全的诉求，pue评估指标确立，各种节能方案纷纷涌现，节能不仅局限于设备、系统层级，跃升至一次能源利用率这一层面；

（4）行业成熟，标准覆盖全面。

2、对制冷方案的主要诉求

（1）安全可靠；

（2）节能，低PUE；

（3）低成本。

3、冷冻水方案逐渐成为主流制冷方案，制冷从分散逐步转为集中

4、这一时期，因为对数据中心理解更为深刻，同时节能逐渐受到关注，众多的节能方案开始涌现，数据中心制冷行业经历了明显的技术换代升级，新技术、新产品、新思路层出不穷，几个比较典型、影响比较大的技术如下：（1）创新氟泵技术

（2）高热密度方案

（3）全新风方案

（4）风扇墙或大型空气处理机（AHU）方案

（5）……

四、2015年后，匹配云数据中心的制冷方案

2015左右，云概念开始普及、大数据技术迅速发展，信息化建设升级为国家战略，业务上云成为共识，一时间云计算、大数据行业市场风生水起，国内外互联网巨头以及运营商等等都开始发力云计算抢占市场，数据中心不再完全是自建自用，更多是要吸纳各行各业进驻，在这种情况下，用云成本就显得尤其重要。小型的数据中心在建设成本、运营成本、性能等方面都无法跟超大型数据中心集群抗衡，因此数据中心就更加集中化、规模化，超过一万个机柜的超大型数据中心时时见诸报端。但如此巨大的数据中心规模，消耗的资源、运营成本也巨大，企业要面临着市场竞争的巨大压力，同时也势必要承担节能降耗的社会责任，因此低运营成本、节能节电，甚至节水就成了至关重要的事情。

1、数据中心特点

（1）超级数据中心增多，模块化建设思路清晰；

（2）市场竞争激烈，成本至关重要，制冷系统的能效成为节能的核心；

（3）交付周期极短，定制化程度高，设备产品化、标准化、预制化程度高；

（4）多在偏远地区，场地不再是问题。

2、对制冷方案的主要诉求

（1）安全可靠；

（2）节能，低PUE；

（3）低成本；

（4）产品化、快速交付。

3、间接蒸发制冷技术走上舞台

2015年左右，在众多的节能方案中出现了一种利用自然冷的技术--间接蒸发制冷技术，这个技术原理并不复杂，就是通过一个换热器隔离机房内外的流动空气，通过换热器将外侧低温空气的冷量传递给内侧空气，完成自然冷却过程，同时，换热器室外一侧可以安装喷水装置，通过水的蒸发吸热进一步对室内侧空气冷却。这个技术具有很多优点，可以说是特点鲜明。

随着国内超级数据中心园区的大量建设，我们发现模块化、产品化这些词在数据中心领域开始渐渐增多，原始的的条条框框被逐渐打破，匹配业务发展的、更为科学的创新规划建设思路逐渐成为业内的共识，数据中心不再局限于摊大饼式的多上人抢工期的建设方式，取而代之的是按功能模块进行设计、工厂进行预制、产品化交付，这样可以有效降低现场工程施工量，提升建设速度和交付质量，但是同时对各功能模块的边界切分、接口衔接也提出了更高要求。间接蒸发制冷方案的出现恰好也匹配了超级数据中心建设的特点，