详解数据中心冷却方式及其工作原理

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浅谈数据中心冷却技术

目录0102在此背景下，应用液冷技术和液冷服务器等设备的液冷数据中心应运而生，为数据中心的冷却提供了新的解决思路。

数据中心概念图-图源网络液冷是指使用液体取代空气作为冷媒，为发热部件进行换热，带走热量的技术。

液冷技术的高效制冷效果有效提升了服务器的使用效率和稳定性，同时使数据中心在单位空间布置更多的服务器，提高数据中心运算效率，兼具能降噪的优势，余热利用也可以创造更多经济价值。

本文将从液冷技术分类、液体冷却剂（冷却液）及室外冷源三方面为大家做科普。

当前液冷技术主要包括浸没式、喷淋式、冷板式及热管技术等类型，本节主要介绍上述4种液冷技术的系统组成和运行过程。

01 浸没式液冷技术浸没式液冷技术通过浸没发热器件，使得器件与液体直接接触，进行热交换。

根据介质是否存在相态转变又可分为浸没式单相液冷和浸没式相变液冷。

在单相浸没式液冷中，介电冷却液保持液体状态。

电子部件直接浸没在液体中，液体置于密封但易于触及的容器中，热量从电子部件传递到液体中。

通常使用循环泵将经过加热的冷却液流到热交换器，在热交换器中冷却并循环回到容器中。

冷却液在循环散热过程中始终维持液态，不发生相变。

低温冷却液带走热量后，温度升高，升高的冷却液流动到其它区域后重新冷却完成循环。

单相液冷要求冷却液的沸点较高，这样冷却液挥发流失控制相对简单，与IT设备的元器件兼容性比较好，不需要频繁补充冷却液，还可以更轻松地卸载或更换服务器组件，提高了系统的可维护性，但相对于相变液冷其散热效率要低一些。

热管冷却是利用工质的相变来强化换热，实现高效散热的目的。

热管冷却系统一般由密闭容器、毛细结构、冷却介质构成，其热量传递过程可以分为蒸发段、绝热段和冷凝段，三个部分。

工作原理为处于饱和状态的冷却介质储存于储液器中，储液器与电子设备接触，冷却介质吸收电子设备的热量蒸发汽化后在微小的压差下流向温度较低的冷凝段，释放热量之后又凝结成液体，该液体在毛细力作用下重新回流到储液器内，形成循环。

数据中心典型水冷制冷系统介绍

冷水机组冷却塔
EVAP COND
冷冻水泵 18℃冷冻水
….
12℃冷冻水
蓄冷罐板式换热器
精密空调 4
⑤
④
③
②
①ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
冷却塔
冷水机组冷凝器
冷水机组蒸发器
精密空调
IT 设备
冷水机组
①机房模块间的空气循环：机房模块间IT设备散热后的热空气（约30℃）经过与精密空调低温的冷冻水进行热量交换，变成冷空气（约22-24℃），再经过精密空调的风机输送至机房模块间冷通道的机柜正面。
8
制冷设备故障冷冻水泄漏故障
9
机房制冷设备部署形式
1. 机房级
3. 机柜排级
2. 机柜冷池级
4. 机柜级
1010
不同制冷形式对应的PUE范围 1111
数据中心典型水冷制冷系统介绍
2
风冷
水冷
制冷系统的形
式
液冷制冷
间接蒸发制冷
3
冷却水循环
CLT
自来水补水 32℃冷却水
A路
38℃冷却水
冷却水泵
EVAP COND
冷冻水循环
冷冻水泵
12℃冷冻水
18℃冷冻水
….
上半部分为冷却水循环下半部分为冷冻水循环
B路
38℃冷却水
冷却水泵
CLT
自来水补水 32℃冷却水
55
水冷变频离心式冷水机组在制冷系统中发挥着核心作用
冷水机组
精
压缩机
控
密
制
空调
面板
冷却
冷凝器
蒸发器
塔
6
冷冻水型精密空调直接为IT设备提供恒温恒湿环境的空调设备

数据中心设备散热水冷机风冷和液冷冷却方式介绍

数据中心设备散热水冷机风冷和液冷冷却方式介绍随着数据中心的进展建设中，其能耗要求在不绝降低，数据中心设备散热水冷机的液冷冷却方式是使用液体作为冷媒为发热部件散热的一种技术，接下来为您介绍风冷和液冷的冷却方式。

一、数据中心风冷冷却方式介绍以前数据中心设备散热水冷机以风冷为主，风冷是将空气作为冷媒，把服务器主板、CPU等散发出的热量传递给散热器模块，再利用风扇或空调制冷等方式将热量吹走，这也是散热系统消耗数据中心近半电力的重要原因。

风冷包含直接空气自然冷技术和间接空气自然冷技术。

直接空气自然冷可以依据室外温度结合机械制冷给数据中心内部设备散热，这种技术能效高，但空气质量的不确定性会带来较大风险，特别是室外空气湿度过高或者有害气体过多会对IT设备造成损坏。

为了躲避这种情况发生，近些年的数据中心开始采纳间接空气自然冷技术，将室外冷空气通过空气热换器对室内热空气进行冷却，躲避室外空气进入数据中心内部，受环境影响较直接冷较小。

这两种风冷技术效率都比较高，但对环境和安装要求较高，会对IT设备造成损耗降低牢靠性。

随着数据中心规模加添及单机柜功率密度加添，对制冷也提出了更高要求，面对下一代IT系统的液冷技术应运而生。

二、数据中心液冷冷却方式介绍液冷作为当前数据中心设备散热水冷机的散热方式，通过外部冷却水或冷冻水系统实现系统换热，实在是使用高比热容的液体作为传热工作介质来充足IT设备（如服务器）的冷却需求。

目前，基于液冷技术的主流方案包含冷板式液冷和浸没式液冷两种。

冷板式液冷也称间接式液冷，也就是冷媒和被冷却对象分别，不会直接接触。

通过液冷等热传导部件，将被冷却对象的热量传递到冷媒中。

一般冷板式液冷只用于冷却CPU、内存等关键器件，只占总发热量的一半左右，因此还需要搭配风冷散热，可以削减IT设备自带风扇的数量和电耗，实现很大程度的。

浸没式液冷也叫直接式液冷，是将IT设备包含服务器主板、CPU、内存等发热量大的元器件全部浸入冷却液中，用冷却液体替代空气给IT设备降温，让被冷却对象与冷媒直接接触，因发热元器件冷却均匀度更好，可以选择肯定温度下相变的液体。

数据中心冷却技术

数据中心冷却[1]：热回收数据中心热回收是对数据中心空调系统的余热进行收集并回收利用，进而达到能源高效利用，提升热经济性。

由于数据中心全年处在运行状态，产生的余热量大且品质稳定，但温度水平较低，使得热利用面临效益低下问题，故数据中心余热回收利用是一个值得探讨的挑战性问题。

目前，数据中心热回收技术主要是通过收集冷凝器产生的余热满足周围建筑的供暖和生活热水需求。

图1数据中心典型的冷却系统数据中心热回收过程可分成三个组成部分。

首先是在数据中心侧，对其进行冷却，收集产生的余热。

接着将数据中心收集到的余热与热回收循环水换热，循环水温度通过热泵提升达到供暖设计温度后进入蓄热水箱进行统一的热管理，最后经水箱调节后进入民用供暖管网。

图2热回收过程示意图以冷板式液冷数据中心的热回收过程为例。

其散热包括两部分——冷板芯片散热及其他电气元器件的风冷散热。

由于液冷可以达到承受较高的水温，因此室外可采用干冷器直接散热，在液冷高温回水返回干冷器前进入串联的液冷散热热回收换热器，与管网回水换热，再送至用户端完成整个热回收过程。

同时冷板式液冷数据中心还有20%-30%左右的热量需通过风冷散热。

风冷散热可采用传统冷冻水精密空调末端制冷，利用全热回收冷水机组在制冷同时进行热回收，并配置闭式冷却塔平衡散热及热回收量。

此外，在闭式冷却塔与冷冻水系统之间可设置自然冷却换热器，供低温季节进行自然冷却。

图3冷板式液冷数据中心热回收示意图在目前的数据中心中使用冷凝热回收，满足周围建筑供暖和生活热水已经有许多成功的案例，例如瑞典的斯德哥尔摩数据中心，其产生的热量可满足2万套现代住宅公寓的供暖；国内腾讯在天津滨海的数据中心，其产生的余热可满足5100多户居民的用热需求。

热回收技术在数据中心中的应用，能够有效解决因数据中心散热导致的热岛效应，同时提高能源利用效率。

相信随着热回收技术的发展，还会有更多不同的余热利用形式在数据中心得以成功应用。

数据中心冷却[2]：冰蓄冷冰蓄冷技术是一种利用夜间用电低谷时段，把冷量以冰的形式储存起来，在白天用电高峰时段将储存的冷量释放出来，通过“削峰填谷”的运作方式，提高能源利用效率，优化资源配置的制冷技术。

数据中心冷却系统

间接接触式冷却通常采用空气或其他气体作为冷却介质，将服务器等设备的热量通过热交换器传递给冷却介质，然后通过空气或气体循环将热量排出数据中心。同时，间接接触式冷却也可以采用水冷或氟利昂等液体作为冷却介质，通过热交换器将设备热量传递给液体冷却介质，然后通过水泵或制冷剂循
环将热量排出数据中心。
提高设备性能
良好的冷却系统可以保证数据中心内的设备在适宜的温度下运行，这有助于提高设备的性能和稳定性，从而提升整个数据中心的运行效率。
03
降低能耗
高效的冷却系统能够有效地降低数据中心的能耗，这对于节能减排、降
低运营成本具有重要意义。
数据中心冷却系统的历史与发展
历史
数据中心冷却系统的发展可以追溯到上世纪90年代，当时的数据中心主要以大型机为主，需要大量的冷却散热。随着计算机技术的发展，数据中心的规模不断扩大，对冷却系统的需求也不断增加。
数据中心冷却系统
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目录
• 数据中心冷却系统概述 • 数据中心冷却系统的种类与技术 • 数据中心冷却系统的设计与优化 • 数据中心冷却系统的挑战与解决方案 • 数据中心冷却系统的发展趋势与未来展望
01
数据中心冷却系统概述
Chapter
定义与特点
定义
数据中心冷却系统是指用于降低数据中心内部设备温度的专门系统，它通常由一系列冷却设备和部件组成，如制冷设备、冷却塔、水泵、管道等。
智能化与自动化在冷却系统中的应用
智能传感器与控制器
在冷却系统中集成智能传感器和控制器，实现对数据中心温度、湿度的实时监测和控制。
自动化调度与优化
通过自动化技术实现对冷却系统的实时调度和优化，以适应数据中心不同负载和环境条件。

数据中心间接蒸发自然冷却技术原理、结构、分类和应用

数据中心间接蒸发自然冷却技术原理、结构、分类和应用数据中心制冷技术历经风冷直膨式系统、水冷系统、水侧自然冷却系统及风侧自然冷却系统等时期，节能技术逐步发展。

目前大型数据中心应用的间接蒸发自然冷却方式，与传统新风自然冷却及冷冻水冷却系统相比，具有室内空气不受室外环境空气质量的影响、喷淋加湿空气不会影响室内湿度、过滤器维护成本低、耗水量少、节能水平高等特点和优势。

（仅为示意图，不对应文中任何产品）一：蒸发冷却技术分类数据中心常用节能方式：蒸发冷却技术分类：二：间接蒸发自然冷却技术原理和结构1、间接蒸发冷却技术原理间接蒸发冷却作为蒸发冷却的一种独特等湿降温方式，其基本原理是：利用直接蒸发冷却后的空气(称为二次空气)和水，通过换热器与室外空气进行热交换，实现新风(称为一次空气)冷却。

由于空气不与水直接接触，其含湿量保持不变，一次空气变化过程是一个等湿降温过程。

间接蒸发冷却原理示意图2、间接蒸发冷却机组结构间接蒸发系统由喷淋装置、换热芯体、室内风机、室外风机、机械制冷补充装置、控制系统等组成。

三：间接蒸发自然冷却系统运行模式蒸发冷却基于干湿球温差制冷，注重环境干球温度和湿球温度，主要存在三种工作模式：1. 间接风风换热自然冷却模式（室外＜18℃）在冬季室外温度低的情况下，上部室外侧气流进入机组。

首先进行空气过滤。

因为室外空气温度低，无需绝热蒸发所产生的制冷量足够在换热器内冷却服务器机房回风。

经过换热器后，吸收热量的室外空气回到上部，由室外侧EC 风机墙排放到室外。

在机组下部分，机房内部的热回风首先经过过滤，在热交换器中和室外空气进行热交换。

冷却后的机房回风，经过室内侧EC 风机墙被送入服务器机房。

干模式运行示意图2. 间接蒸发自然冷却模式（干球温度＞18℃，湿球温度＜18℃）在春秋季室外温度较低的情况下，上部室外侧气流进入机组。

首先进行空气过滤。

因为室外空气温度不够低，需要通过高压微雾喷淋进行绝热蒸发制冷的来补充制冷量。

详解数据中心冷却方式及其工作原理

新型高效散热技术发展趋势
液体冷却技术
随着服务器功率密度的提高，传统的风冷方式已无法满足高热流密度芯片的散热需求，液体冷却技术如浸没式冷却和冷板式冷却
等逐渐受到关注。
热管技术
热管利用工质的相变原理进行热量传递，具有高效、可靠、无需外部动力等优点，适用于高热流密度和小型化数据中心的散热。
热电制冷技术
液体冷却优缺点分析
01
系统复杂性
液体冷却系统相比空气冷却系统更为复杂，需要更多的设备和管道来支
持冷却液的循环流动。
02
维护成本较高
液体冷却系统的维护成本相对较高，需要定期检查和更换冷却液，清洗
管道和设备等。
03
潜在泄漏风险
虽然现代液体冷却系统采用了高密封性的设计和高质量的材料，但仍存
在潜在的泄漏风险。一旦发生泄漏，可能会对数据中心设备造成损坏或
01
03
通过综合运用高效散热技术、智能化监控和运维管理以及绿色环保理念，可以构建高效、可靠、绿色的数
据中心，为数字经济的可持续发展做出贡献。
04
绿色环保理念是数据中心发展的重要趋势，需要关注可再生能源利用和废热回收技术等环保技术的应用。
THANKS 感谢观看
VS
评估方法
通过实验测试和数值模拟等手段，对双工质冷却系统的性能进行评估和优化。
双工质冷却优缺点分析
优点
散热效率高，适用于高热流密度场景；节能环保，符合绿色数据中心发展趋势。
缺点
系统复杂度高，维护成本较高；对工作环境温度和湿度有一定要求。
05 冷却方式选择与设计考虑因素
数据中心规模与布局
工作流程
高温热源加热蒸发器中的低沸点工质，使其蒸发并吸收热量；蒸发的低沸点工质进入冷凝器，被冷却水或空气冷却后凝结成液体，释放热量；同时，高沸点工质在冷凝器中吸收低沸点工质释放的热量并蒸发；高沸点工质蒸汽进入压缩机，被压缩升温后回到蒸发器，完成一个循环。

数据中心机柜冷却技术

数据中心机柜冷却技术随着数字化和网络化时代的发展，数据中心的需求日益增多，而数据中心机柜的冷却技术则成为了一个重要的问题。

良好的冷却技术可以确保服务器和设备的正常运行，同时降低耗电量，提高能效。

因此，本文将介绍几种数据中心机柜冷却技术以及它们的特点和应用。

一、热交换器冷却技术热交换器冷却技术是目前应用较为广泛的一种技术。

它通过利用冷却液与热量产生源进行热交换，达到冷却的效果。

这种技术可以有效地控制温度，保持数据中心的稳定运行。

同时，它可以减少能源的消耗，并提高能源的利用效率。

热交换器冷却技术具有可靠性高、维护成本低的特点，在数据中心中得到了广泛的应用。

二、风冷却技术风冷却技术是一种传统且常见的冷却方式。

它通过利用空气进行传热，将热量带走，实现冷却的效果。

风冷却技术具有成本低、易于实施的优势。

然而，它也存在一些问题，比如过热点的问题。

在数据中心中，由于机柜的密集布置，某些区域可能形成热量聚集的过热点，从而影响冷却效果。

因此，在应用风冷却技术时，需要合理规划机柜的布局，以提高冷却效果。

三、液冷却技术液冷却技术是一种高效的冷却方式。

它将液体引入机柜内部，通过直接接触加热元件的方式进行冷却。

相比于风冷却技术，液冷却技术可以实现更高效的散热，同时还可以减少噪音和能源消耗。

然而，液冷却技术在实施过程中也存在一些挑战，比如技术要求高、维护成本高等问题。

因此，在应用液冷却技术时，需要根据实际情况进行评估和选择。

四、热回收技术热回收技术是一种能源利用的方式。

它通过将机柜产生的热量进行回收再利用，用于供暖、热水或其他用途。

热回收技术可以提高能源的利用效率，减少能源的浪费。

在数据中心中，机柜产生的大量热量如果能够得到合理的回收利用，将有效降低数据中心的能源消耗，实现可持续发展。

综上所述，数据中心机柜冷却技术是确保数据中心正常运行的关键因素之一。

热交换器冷却技术、风冷却技术、液冷却技术和热回收技术都是常见的冷却技术。

根据实际情况和需求，选择适合的冷却技术对于提高数据中心的能效、降低能源消耗具有重要意义。

数据中心常见冷却方式介绍(5)：冷冻水型AHU空调机组

数据中心常见冷却方式介绍（5）：AHU风墙空调数据中心机房内部温湿度环境的控制要依靠室内空调末端得以实现，机房空调具有高效率、高显热比、高可靠性和灵活性的特点，能满足数据中心机房日益增加的服务器散热、湿度恒定控制、空气过滤及其他方面的要求。

随着不同地域PUE的严苛要求以及高密度服务器的广泛应用，数据中心新型的冷却方式被越来越开发及使用。

下面分别介绍几种数据中心传统与新型的冷却方式。

1. AHU风墙空调系统组成AHU（Air Handle Unit）组合式空调箱:主要是抽取室内空气(return air) 和部份新风以控制出风温度和风量来并维持室内温度。

AHU机组组成如下图所示。

机组主要由框架、两到多组冷冻水盘管、室内EC风机、电磁两通调节阀、控制系统、进出风温湿度传感器、室外新风温湿度传感器、室外新风调节阀、室内回风调节阀、加湿系统、冷冻水管路等组成。

图1 AHU机组结构图2. 运行原理2.1 AHU风墙空调本体两种运行模式第一种模式为内循环模式，AHU机组放置在空调机房，侧送风至主机房，冷却IT服务器，热排风经热通道顶部设置的回风口进入吊顶静压箱，回至空调机组。

每台AHU机组配有空气过滤段，多个冷冻水盘管，多个EC风机，控制单元。

第二种运行模式为风侧自然冷却模式，AHU机组放置在空调机房，侧送风至主机房，冷却IT服务器，热排风经热通道顶部设置的回风口进入吊顶静压箱，根据室外空气焓值（温度、湿度计算得出）控制新风、回风、排风的比例，充分利用室外新风，节约能源。

图2 AHU系统原理图2.2 AHU风机转速控制逻辑送风机转速控制主要依据是AHU回风温度进行转速调速，当控制器检测到回风温度升高后，控制器将发指令让风机转速提高，同时根据监测到的送风静压值异常时可晋级停止风机运转。

空调检测到的实际的回风温度与设定的回风温度的差值作为风机转速调节的依据。

图3 风机转速控制逻辑2.3 AHU电磁两通阀控制逻辑冷冻水流量控制主要依据为空调的送风温度，当送风温度高于送风温度设定值时增大水流量；当送风温度低于送风温度设定值时减小水流量；冷冻水流量的控制也可以设为依据远程IT机房的温度值控制。

常见数据中心冷却系统(二)

常见数据中心冷却系统（二）引言概述：数据中心是现代信息技术的重要基础设施，为了保障数据中心设备的正常运行，冷却系统是不可或缺的。

本文将探讨常见的数据中心冷却系统，以便更好地了解和选择适合的冷却系统。

一、空调冷却系统1. 精密空调系统：采用高精度温度控制和湿度控制，保证数据中心的环境稳定性。

2. 风冷式空调系统：利用强制循环冷却的原理，通过风扇将热空气带出，保持数据中心的良好散热效果。

3. 水冷式空调系统：利用冷却水循环系统，通过水冷却设备将热量带走，确保数据中心的正常工作温度。

二、自然冷却系统1. 自然风冷却系统：利用室外空气的自然对流，通过设计合理的进气口和出气口，提供充足的新鲜空气和散热效果。

2. 冷水柜系统：通过提供冷却水来冷却设备，而冷却水则是通过地下水或蓄冷塔来提供的，既节能又环保。

三、间接蒸发冷却系统1. 蒸发式冷却系统：通过蒸发冷却原理，将冷却水喷洒在热交换器上，通过风扇将热空气带走，实现数据中心的降温。

2. 吸附式冷却系统：利用化学吸附材料吸附水分和热量，通过脱附过程将热量带走，达到冷却效果。

四、直接蒸发冷却系统1. 直接蒸发冷却系统：将冷却介质和空气直接接触，通过物质的蒸发吸热原理，将数据中心的热量带走。

2. 溴化锂吸收式制冷系统：利用溴化锂和水的吸收－脱吸附过程，实现对热能的吸收和释放，对数据中心进行冷却。

五、液体冷却系统1. 直接水冷系统：将冷却介质直接引入设备，通过水管将热量带走，有效降低设备的工作温度。

2. 直接液体冷却系统：利用低沸点液体来吸收设备的热量，通过循环将热量带走，确保数据中心的正常运行。

总结：选择适合的数据中心冷却系统对于数据中心的正常运行至关重要。

通过本文的讨论，我们了解到了常见的数据中心冷却系统，包括空调冷却系统、自然冷却系统、间接蒸发冷却系统、直接蒸发冷却系统和液体冷却系统。

根据具体需求和资源条件，可以选择适合的冷却系统来提高数据中心的运行效率和稳定性。

数据中心冷机制冷原理

数据中心冷机制冷原理
数据中心是许多企业和组织存储、管理和处理大量数据的关键
设施。

为了确保数据中心的正常运行和数据的安全性，必须保持适
宜的温度和湿度。

而冷机制冷是数据中心中常用的一种制冷方法。

冷机制冷的原理是利用蒸发冷却的物理原理，通过循环系统将
热量从数据中心中抽出，从而降低数据中心的温度。

这种制冷方法
主要包括以下几个步骤：
1. 蒸发器，在数据中心中安装蒸发器，蒸发器中充满了制冷剂。

当热空气通过蒸发器时，制冷剂会吸收热量并蒸发成为低温的气体。

2. 压缩机，蒸发器中的制冷剂蒸发后成为低温低压的气体，然
后被压缩机压缩成高温高压的气体。

3. 冷凝器，高温高压的制冷剂气体通过冷凝器，与外部空气接触，散发热量并冷却成为高压液体。

4. 膨胀阀，高压液体通过膨胀阀减压成为低温低压的制冷剂，
然后再次进入蒸发器，完成制冷循环。

通过这样的循环过程，冷机制冷系统能够持续地将热量从数据中心中排出，从而保持数据中心的适宜温度。

冷机制冷在数据中心中的应用有许多优势，例如可以精确控制温度和湿度、能够适应不同规模的数据中心、具有较高的制冷效率等。

然而，也需要注意的是，冷机制冷系统的运行需要消耗大量的能源，因此在设计和运行中需要考虑能源消耗和环保等因素。

总的来说，冷机制冷是数据中心中常用的一种制冷方法，通过循环系统将热量从数据中心中排出，保持数据中心的适宜温度。

在数据中心的设计和运行中，合理利用和优化冷机制冷系统，可以有效地保障数据中心的正常运行和数据的安全性。

数据中心新型冷却方式介绍(5)：间接蒸发冷却空调系统

数据中心新型冷却方式介绍（5）：间接蒸发冷却空调系统从2018年开始，北京、上海、深圳等一线城市，陆续出台“PUE新政”。

2018年9月，北京提出全市范围内禁止新建和扩建互联网数据服务、信息处理和存储支持服务数据中心（PUE值在1.4以下的云计算数据中心除外）。

上海也出台类似政策，存量改造数据中心PUE不得高于1.4，新建数据中心PUE限制在1.3以下。

2019年4月，深圳提出PUE1.4以上的数据中心不再享有支持，PUE低于1.25的数据中心，可享受新增能源消费量40%以上的支持。

为了降低PUE，近几年数据中心新型末端冷却方式不断涌现，水冷背板空调、热管、水冷背板、液体冷却等等。

本文主要对间接蒸发冷却空调系统进行介绍。

1、间接蒸发冷却空气处理机组直接蒸发冷却在数据中心空调系统中应用时，需要将大量外界环境空气引入数据中心IT设备机房内，这会显著增加机房内环境污染以及湿度范围不受控的风险，进而会对IT设备的可靠运行造成严重的威胁。

因此，大多数数据中心的运营商倾向于在数据中心空调系统中采用间接蒸发冷却的方式。

在间接蒸发冷却空气处理机组中，根据换热芯体湿通道内空气与水膜直接接触发生蒸发冷却热湿交换过程位置的不同，间接蒸发冷却空气处理机组可以分为内冷式机组、外冷式机组以及混合式机组。

间接蒸发冷却空气处理机组的制冷量一般在100〜400kW之间。

2、间接蒸发冷却空气处理机组工作原理间接蒸发冷却，如图1所示，被处理空气流经干通道与水膜不发生直接接触，而在与水膜换热温差的驱动下，其将自身显热量Q通过换热壁面传递给湿通道侧的水膜，从而使得自身干球温度降低，被处理空气所发生的热湿处理过程为等湿冷却过程；而工作空气流经湿通道与水膜发生直接接触，促使水膜表面水分子蒸发进入工作空气流而被不断带走，水膜表面水分子蒸发过程从水膜内部吸收汽化潜热Q。

工作空气所发生的热湿处理过程为增焓加湿过程。

在数据中心冷却系统中工作空气一般为外界环境空气，而在住宅建筑热回收系统中工作空气可以为室内回风。

常见数据中心冷却系统

常见数据中心冷却系统在当今数字化的时代，数据中心的作用愈发关键。

它们就像是庞大的信息仓库，存储和处理着海量的数据。

然而，要确保这些数据中心稳定、高效地运行，良好的冷却系统至关重要。

数据中心在运行过程中会产生大量的热量，如果不及时散去，就可能导致设备故障、性能下降甚至数据丢失等严重问题。

接下来，让我们一起了解一下常见的数据中心冷却系统。

首先要提到的是风冷系统。

风冷系统是一种较为常见且传统的冷却方式。

它的工作原理其实很容易理解，就是通过风扇将冷空气吹入数据中心，然后将热空气排出。

风冷系统的优点在于结构相对简单，安装和维护成本较低。

而且，由于其不需要复杂的管道和液体循环系统，所以出现故障的概率也相对较小。

在风冷系统中，风扇的性能和布局起着关键作用。

高效的风扇能够提供足够的风量，确保冷空气均匀地分布到各个设备。

同时，合理的风道设计可以减少气流阻力，提高冷却效率。

不过，风冷系统也有其局限性。

在一些大型的数据中心，或者设备密度较高的情况下，单纯依靠风冷可能无法满足散热需求。

接下来是水冷系统。

与风冷系统不同，水冷系统是通过水来带走热量。

水具有较高的比热容，能够吸收大量的热量而自身温度上升相对较小。

在水冷系统中，冷水会流经服务器的散热部件，吸收热量后变成热水，然后通过冷却塔或热交换器将热量散发出去。

水冷系统的冷却效率通常要高于风冷系统，尤其是在处理高功率密度的服务器时表现更为出色。

但它的缺点也比较明显，安装和维护成本较高，而且存在漏水的风险。

一旦发生漏水，可能会对服务器造成严重的损坏。

除了风冷和水冷，还有一种叫做液冷系统的冷却方式。

液冷系统又分为直接液冷和间接液冷两种。

直接液冷是将冷却液直接与服务器的发热部件接触，带走热量。

而间接液冷则是通过热交换器将热量从服务器传递到冷却液中。

液冷系统的优势在于其超高的冷却效率，能够应对极高的热负荷。

而且，由于冷却液的沸点通常较高，可以在更高的温度下工作，从而降低了空调系统的能耗。

数据中心喷淋冷却器工作原理

数据中心喷淋冷却器工作原理
数据中心喷淋冷却器是一种常见的冷却设备，它通过喷洒水雾
来降低空气温度，从而有效地冷却数据中心的设备和服务器。

其工
作原理可以从以下几个方面来解释：
首先，喷淋冷却器利用水的蒸发吸热原理。

当水雾喷洒到空气
中时，水滴会迅速蒸发，吸收空气中的热量，使得周围空气温度下降。

这样的过程类似于人们出汗后感觉凉爽的原理，通过水的蒸发
吸热来降低空气温度。

其次，喷淋冷却器还可以利用水的热容和相变潜热来降温。

当
水雾喷洒到空气中后，水滴会吸收空气中的热量，使得水温升高。

然后，水蒸发时需要吸收大量热量，这些热量来自空气和水本身，
从而使得空气温度下降，起到降温的效果。

此外，喷淋冷却器还可以通过水雾的湿润作用来降低空气温度。

在喷淋冷却器工作时，水雾会增加空气的湿度，使得空气中的水分
含量增加。

由于水分子比空气分子小，因此水分子会填补空气中的
间隙，减少空气分子之间的碰撞，从而降低空气温度。

综上所述，数据中心喷淋冷却器通过水的蒸发吸热、热容和相变潜热以及湿润作用等多种原理来降低空气温度，从而实现对数据中心设备的有效冷却。

这些原理相互作用，共同发挥作用，为数据中心的稳定运行提供了重要的保障。

数据中心冷却系统

数据中心冷却系统随着科技的不断发展和信息技术的普及，数据中心扮演着越来越重要的角色。

然而，数据中心的操作和维护也带来了巨大的能源消耗和热量释放问题。

为了解决这一挑战，数据中心冷却系统应运而生。

本文将介绍数据中心冷却系统的重要性和工作原理，并探讨一些常见的冷却技术。

一、数据中心冷却系统的重要性数据中心是存储、管理和处理大量数据的设施，不仅需要稳定的供电，还需要保持合适的温度和湿度。

数据中心设备的运行和工作效率都受到温度的影响。

过高的温度会导致设备故障和数据丢失的风险，过低的温度会造成能源浪费。

因此，合理的冷却系统是数据中心的重要组成部分。

二、数据中心冷却系统的工作原理数据中心冷却系统的主要目标是降低机房内温度，并控制湿度在合适的范围内。

冷却系统通常由以下几个部分组成：冷却设备（如空调或冷水机组）、空气流动路径、湿度控制设备和监测系统。

冷却设备通过吸收机房内的热量，达到降温的目的。

常见的冷却技术包括传统的机械制冷、热泵和间接冷却等。

机械制冷常用于小型数据中心，通过压缩制冷剂的方式实现冷却。

热泵则采用热能转换的原理，将低热能转化为高热能。

间接冷却技术主要利用湖水、江水等水源，通过换热器对机房进行冷却。

空气流动路径是冷却系统中的关键因素，它通过合理的设置和规划，使冷空气能够在机房内的设备周围流动，进而吸收热量。

同时，保持机房内的空气流动路径良好也可以降低设备堆积导致的积热问题。

湿度控制设备用于调节机房内的湿度，以保持设备的正常运行。

高湿度会导致机房中的电子器件腐蚀和短路。

因此，通过调节湿度，可以保护设备的寿命和稳定性。

监测系统负责实时监测机房的温度、湿度和其他环境参数，并将数据传输到管理中心。

管理人员可以通过监测系统获得有关机房运行状态的及时信息，并及时采取相应的措施保证数据中心的运行。

三、常见的数据中心冷却技术1. 精密空调系统：精密空调系统是传统的数据中心冷却技术，它使用冷却剂冷却空气，并通过风道将冷风引入机房。

数据中心常见冷却方式介绍(2)：水冷型直接蒸发式空调系统

数据中心常见冷却方式介绍（2）：水冷型直接蒸发式空调系统数据中心机房内部温湿度环境的控制要依靠室内空调末端得以实现，机房空调具有高效率、高显热比、高可靠性和灵活性的特点，能满足数据中心机房日益增加的服务器散热、湿度恒定控制、空气过滤及其他方面的要求。

随着不同地域PUE的严苛要求以及高密度服务器的广泛应用，数据中心新型的冷却方式被越来越开发及使用。

下面分别介绍几种数据中心传统与新型的冷却方式。

1. 水冷型直接蒸发式空调系统组成（DX）水冷型直接蒸发式空调系统如下图所示，机组主要有框架、压缩机、蒸发器、冷凝器、电子调节阀、室内风机、室外风机、机组控制系统、温湿度传感器、板式换热器（氟利昂与冷却水）、室外冷却塔（干冷器）、冷却水管路、循环水泵等组成。

压缩机排出的制冷剂高温气体在室内侧板式换热器被冷却水冷凝成液体后，经膨胀阀节流降压成为低温气液混合体，再流入室内侧翅片换热器，吸收机房内的热量蒸发后回到压缩机，完成一个制冷循环; 同时，从机房热通道来的回风经过室内侧蒸发器后则被冷却降温，处理后的冷风由空调风机再送入室内。

图1 水冷型直接蒸发式空调系统组成2. 水冷、风冷冷凝器冷却区原理图风冷型与水冷型直接蒸发式空调系统的主要区别在于冷凝器的冷却方式。

水冷型直接蒸发式空调系统室内机配置水冷冷凝器，由室外冷却塔（干冷器）提供冷却水，通过板式换热器（或壳管式换热器）进行换热。

机组冷凝器、蒸发器均在室内机组内，制冷循环系统管路短。

所有机房空调机组冷凝器所需的冷却水可以做到一个系统当中，由水泵为冷却水循环提供动力。

图2 风冷型直接蒸发式空调系统室外冷凝器冷却原理图图3 水冷型直接蒸发式空调系统室外冷凝器冷却原理图3.产品应用（1）与风冷直接蒸发式空调系统相比，水冷直接蒸发式空调系统避免了制冷剂输送距离较长、回油困难等问题。

水冷冷凝器使空调机组的冷凝温度低，提高制冷效率。

初期投入成本比风冷、蒸发冷低。

冷却效果好，适用于中大型制冷系统。

常见数据中心冷却系统

常见数据中心冷却系统日期:目录•引言•风冷系统•水冷系统•液冷系统•蒸发冷却系统•数据中心冷却系统的设计和实施引言保证设备稳定运行数据中心内的服务器和其他IT设备在运行过程中会散发出大量的热量。

如果热量不能得到有效的控制，可能会导致设备过热，影响其稳定性和可靠性。

因此，冷却系统是保证数据中心设备正常运行的重要环节。

延长设备使用寿命过高的温度会对IT设备的硬件和软件产生负面影响，导致设备老化和故障。

良好的冷却系统可以降低设备的工作温度，延长其使用寿命。

提高能源效率在高温环境下，IT设备需要消耗更多的电能来维持正常运行。

相比之下，在适宜的温度下运行可以降低设备的能耗，提高能源效率。

数据中心冷却系统的重要性自然对流利用自然对流原理，将服务器和其他IT设备产生的热量传递到外部环境。

这种方法的优点是简单、节能，但受限于空间高度和设备布局。

热量传递冷却系统通过将数据中心的热量传递到外部环境来降低室内温度。

这通常通过使用冷媒（如水、乙二醇等）和散热器等组件来实现。

强制风冷通过风扇或其他机械装置产生的气流将IT设备的热量带走。

这种方法适用于大型数据中心，但需要较高的维护成本。

冷却系统的基本原理风冷系统风冷系统是利用空气作为冷却介质来冷却数据中心内的设备。

空气通过冷通道上的散热器，将设备产生的热量带走，再通过热通道上的排风口将热量排出室外。

风冷系统通常采用行间冷却方式，即冷空气从设备上方进入，经过设备后，热空气从设备下方排出。

这种方式可以更有效地利用冷却空气，提高冷却效率。

风冷系统的基本原理1. 散热器：用于将设备产生的热量传递给冷却空气。

2. 风扇：用于将冷却空气吹向散热器，将热量带走。

4. 控制装置：用于控制风扇和排风口的开关，以及调节冷却空气的流量和速度。

3. 排风口：用于将热空气排出室外。

风冷系统主要由以下几个部分组成风冷系统的组成风冷系统的优缺点结构简单、易于维护、成本低等。

此外，风冷系统还可以根据实际需要灵活地布置设备，适用于各种不同规模的数据中心。

数据中心常见冷却方式介绍(3)：冷冻水型精密空调机组

数据中心常见冷却方式介绍（3）：冷冻水型精密空调系统数据中心机房内部温湿度环境的控制要依靠室内空调末端得以实现，机房空调具有高效率、高显热比、高可靠性和灵活性的特点，能满足数据中心机房日益增加的服务器散热、湿度恒定控制、空气过滤及其他方面的要求。

随着不同地域PUE的严苛要求以及高密度服务器的广泛应用，数据中心新型的冷却方式被越来越开发及使用。

下面分别介绍几种数据中心传统与新型的冷却方式。

1. 冷冻水型精密空调系统组成冷冻水型精密空调机组结构简单，组成如下图所示。

机组主要由框架、冷冻水盘管、室内EC风机、电磁两通调节阀（电动球阀）、控制系统、进出风温湿度传感器、冷冻水管路等组成。

图1 冷冻水型精密空调机组结构图15℃低温冷冻水经过精密空调冷冻水盘管，将机房30℃回风冷却为为18℃冷风为机房IT设备降温；15℃低温冷冻水经机房热空气加热成为21℃高温冷冻水。

一般设置为：出风温度控制精密空调两通阀开度，回风温度控制EC风机转速。

2. 冷冻水系统原理图冷冻水型精密空调机组实现制冷，需要外部提供低温冷冻水（目前大型数据中心普遍供水温度为15℃左右）。

冷冻水型精密空调系统一般由冷冻水型精密空调、冷水机组、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵、管路及附件组成。

冷水机组或板式换热器为精密空调提供15℃低温冷冻水。

图2 大型集中式冷冻水精密空调系统原理图3.产品特点及应用（1）冷冻水型精密空调利用大型冷水机组或板式换热器做为集中冷源，制冷系统能效较高；冷冻水型精密空调无室外机，其冷冻水系统的冷却塔集中放置，节省安装空间；冷冻水型精密空调的冷冻水输送采用水泵作为输送动力，可远距离输送冷冻水至各个机房空调。

（2）冷冻水型精密空调机组具有大风量、小焓差的特点，显热比达95%以上，主要承担数据中心机房的显热负荷。

机房内的潜热负荷由恒湿机来处理。

显冷量140kW以上冷冻水型精密空调机组采用高效EC风机（如EBM航空级复合材料叶片），能效比可达20以上，相比风冷型直接蒸发式空调机组节能效果明显。

数据中心新型冷却方式介绍(1)：顶置对流空调系统(OCU)

数据中心新型冷却方式介绍（1）：顶置对流空调系统从2018年开始，北京、上海、深圳等一线城市，陆续出台“PUE新政”。

2018年9月，北京提出全市范围内禁止新建和扩建互联网数据服务、信息处理和存储支持服务数据中心（PUE值在1.4以下的云计算数据中心除外）。

上海也出台类似政策，存量改造数据中心PUE不得高于1.4，新建数据中心PUE限制在1.3以下。

2019年4月，深圳提出PUE1.4以上的数据中心不再享有支持，PUE低于1.25的数据中心，可享受新增能源消费量40%以上的支持。

为了降低PUE，近几年数据中心新型末端冷却方式不断涌现，顶置对流空调、热管、水冷背板、液体冷却等等。

接下来，我将对新型冷却方式进行介绍。

1. 顶置对流空调系统组成顶置对流空调系统组机组主要由框架、冷冻水盘管、进出风温湿度传感器、控制系统、电动压差调节平衡阀、冷冻水管路等组成。

顶置对流空调安装位置为服务器机柜进风面上方，无需设置风机，利用空气的物理特性，冷、热空气自然流动。

某大型数据中心采用这种新型冷却方式。

单排设置20台机柜，2排一组，每排机柜上面设置3台顶置对流空调，每组设置6台顶置对流空调，按5+1冗余模式配置。

图1 顶置对流空调系统示意图一图2 顶置对流空调系统示意图二图3 顶置对流空调接管示意图2.运行原理顶置对流空调安装位置为服务器机柜进风面上方，无需设置风机，利用空气的物理特性，冷、热空气自然流动。

顶置对流空调运行时，气流组织CFD模拟图如下。

15℃低温冷冻水进入顶置对流空调的冷冻水盘管，被机房热空气加热后，成为21℃高温冷冻水，高温冷冻水经冷冻站冷水机组/板式换热器冷却后，再次成为15℃冷冻水，送往机房顶置对流空调，完成冷冻水循环。

服务器自带风扇，会使得热通道内压力大于冷通道。

服务器排出的32℃热风在热通道自然上升，在机柜顶部及顶置对流空调前部集聚，经冷冻水盘管冷却，成为18℃冷风，机组被服务器自带风扇吸入服务器内部降温，完成空气循环。