数据中心制冷系统发展趋势
数据中心的制冷系统
VS
发展
近年来，数据中心制冷系统得到了快速发 展。一些新技术如水冷、间接蒸发冷却、 液冷等不断涌现，使得数据中心的能效和 可靠性得到了进一步提高。同时，一些新 的管理策略如预测维护、智能化管理等也 被应用于数据中心制冷系统的管理中。
02
数据中心制冷系统的核心构成
制冷主机
01 02
作用
制冷主机是数据中心制冷系统的核心设备，负责将数据中心内部产生 的热量通过制冷剂和冷却水传递到室外，以保持数据中心内部的适宜 温度。
特点
数据中心制冷系统具有高可靠性、高效率、低能耗和环保性 等特点，以确保服务器和其他设备正常运行，延长设备使用 寿命。
数据中心制冷系统的重要性
保障服务器正常运行
数据中心内的服务器和其他设备需要在一个恒定的温度和湿度下才能正常工作。高效的制 冷系统能够保持适宜的温度和湿度，确保服务器正常运行。
延长设备使用寿命
特点
冷却塔具有高效、节能、环保等优点，能够有效地将数 据中心内部的热量传递到大气中。
冷却水泵
作用
冷却水泵是用于将冷却水在数据中心内部循环的装置，将制冷主 机产生的冷量通过管道输送到数据中心的各个角落。
类型
冷却水泵主要分为离心泵和轴流泵。离心泵依靠离心力将水送出 ，而轴流泵则依靠叶片的旋转将水推出。
需求。
热管技术
利用热管的高导热性能，将热 量快速传导到远处，提高制冷
效率。
智能化管理
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自动化监控
实时监测数据中心的温度 、湿度等参数，确保设备 正常运行。
节能管理
根据数据中心的负载情况 ，自动调整制冷设备的运 行状态，实现节能。
预测维护
通过数据分析，预测设备 可能出现的问题，提前进 行维护，减少故障率。
数据中心制冷和节能技术
经济问题
建设成本高
建设一个新的数据中心需 要大量的资金投入，包括 购买服务器、网络设备、 冷却设备等。
运营成本高
数据中心需要耗费大量的 电力来维持运行，同时还 需要支付高额的冷却费用 和设备维护费用。
投资回报率低
由于数据中心的运营成本 高，导致投资回报率较低 ，这也是一个经济问题。
环境影响
要点一
为了提高冷却效率，一些改进的直接空调冷却系统采用了分 区冷却的概念，根据设备的位置和发热量来分配冷空气。此 外，一些系统还配备了温度传感器和控制器，以实现更精确 的冷却控制。
热管冷却
热管是一种高效的热传导器件，它可以将热量从一端传导 到另一端。在数据中心中，热管通常用于将服务器的热量 传导到散热器或冷凝器中。
03
数据中心制冷和节能技术的发展 趋势
高效化
提高制冷效率
采用高效制冷设备和技术，如冷凝器、 压缩机、冷却塔等，提高数据中心的制 冷效率。
VS
优化气流组织
通过合理设计机房布局和气流组织，减少 冷却死区和热量聚集，提高数据中心的冷 却效率。
绿色化
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使用可再生能源
利用太阳能、风能等可再 生能源为数据中心提供电 力，降低碳排放。
云计算中心的制冷需求与大型数据中 心类似。它们需要专业的数据中心冷 却设备来满足服务器的散热需求。这 些设备通常使用液体冷却、热管技术 等高效冷却技术来移除服务器产生的 热量。此外，云计算中心也使用高效 的服务器硬件和能源管理软件来降低 电力消耗。
云计算中心也积极采用各种节能技术 。例如，它们使用动态电压调节（ DVR）技术来降低服务器的电压，从 而减少电力消耗。此外，云计算中心 也使用高效的服务器硬件、绿色能源 技术以及能源管理软件来降低电力消 耗。
数据中心制冷技术的应用及发展
数据中心制冷技术的应用及发展随着信息技术的快速发展，数据中心已成为现代社会不可或缺的基础设施。
然而，庞大的数据中心需要大量的能源供应，同时也会产生大量的热量，对环境造成了巨大压力。
为了保证数据中心的正常运行，降低能源消耗，保持稳定的温度和湿度，数据中心制冷技术得到了广泛的应用和不断的发展。
数据中心制冷技术的应用主要是通过控制和调节数据中心的温度和湿度，保持设备的正常运行。
常见的制冷技术包括传统的空调制冷和新兴的液冷技术。
空调制冷是目前广泛应用的技术，通过空调设备将热量排出到室外，保持数据中心的温度在合适的范围内。
然而，空调制冷存在能耗高、运行成本高等问题。
为了解决这些问题，液冷技术逐渐兴起。
液冷技术通过在设备上直接喷洒或浸泡液体来吸收热量，再通过冷却系统将热量排出。
与空调制冷相比，液冷技术具有更高的能效和更低的能耗。
除了传统的制冷技术外，数据中心制冷技术还在不断发展创新。
其中，机械式制冷技术是近年来的研究热点之一。
这种技术利用机械设备进行制冷，例如压缩机、蒸发器等，通过压缩和膨胀的过程来实现热量的转移和排出。
机械式制冷技术具有高效、可靠的特点，能够有效控制数据中心的温度和湿度。
随着数据中心规模的扩大和设备密度的提高，数据中心制冷技术也面临着新的挑战和需求。
新一代的制冷技术如直接液冷技术和间接液冷技术逐渐崭露头角。
直接液冷技术是指直接将冷却液体引入设备内部，通过与设备直接接触来吸收热量。
间接液冷技术则是通过冷却液体与设备之间的热交换来实现热量的转移。
这些新技术具有更高的传热效率和更低的能耗，能够更好地应对数据中心的制冷需求。
数据中心制冷技术的发展还受到环保和可持续发展的要求的影响。
为了降低能源消耗和减少对环境的影响，数据中心制冷技术正在朝着节能环保的方向发展。
一方面，通过优化设备布局、改进制冷系统设计等措施，降低能源消耗；另一方面，利用可再生能源和废热回收等技术，实现能源的有效利用和循环利用。
数据中心制冷技术的应用和发展正不断推动着数据中心的高效运行和可持续发展。
IDC数据中心空调制冷
通电前检查
确认电源线路连接正确，无短 路或断路现象。
功能测试
分别测试空调的制冷、制热、 送风等功能，确保各项功能正 常运行。
验收记录
详细记录调试过程中的各项数 据和结果，作为验收依据。
04
空调系统运行维护与保养
定期检查项目清单
检查冷却水系统压 力、温度、流量等 参数
检查空气处理机组 过滤器清洁度，及 时更换
冷却塔/冷却水系统
用于冷却制冷主机产生的热量，通过水循环 将热量带走。
控制系统
监测室内环境参数和制冷系统运行状态，实 现自动调节和远程控制。
制冷方式分类与特点
风冷式制冷
通过空气冷却制冷主机，适用于小型数据中心或室外环境。 具有结构简单、维护方便等优点，但制冷效率相对较低。
水冷式制冷
通过水冷却制冷主机，适用于中大型数据中心。具有制冷效 率高、噪音低等优点，但需要配备冷却塔或冷却水系统。
将数据中心产生的余热回收利用， 用于供暖、热水等，提高能源利用 效率。
未来发展趋势预测
智能化发展
模块化设计
结合人工智能、大数据等技术，实现制冷系 统的自适应调节和智能运维。
制冷设备将趋向模块化设计，方便快速部署 和扩展。
高效能、低能耗
多元化能源利用
随着技术进步和环保要求提高，未来制冷系 统将更加高效、节能。
探讨智能化监控技术在提高空调系统性能、降低能耗等方面的应用前景和挑战。
06
空调制冷新技术发展趋势
新型制冷技术介绍及优缺点分析
自然冷却技术
利用自然环境条件（如低温空气 或水）进行数据中心的冷却。优 点是能效高、环保，缺点是受地
理位置和气候条件限制。
液冷技术
使用液体（如矿物油、氟化液等） 作为冷却介质，直接或间接与IT 设备接触，带走热量。优点是散 热效率高、噪音低，缺点是系统
简述数据中心冷却技术发展趋势
自然冷源的利用主要有以下 2 种方向。 1）新风直接冷却 典型的 案 例 就 是 Facebook 在 美 国 俄 勒 冈 州 普 林维尔的数据中心。室外新风经过滤处理后，进行加 湿降温，然后通过风扇墙送入机架的进风口，室外新 风经服务器加热后排到室外。 数据中心冷却系统工 作原理如图 1 所示。 该数据中心当时号称是全球最 节 能 的 数 据 中 心 ， 其 PUE （ 电 源 使 用 效 率 ） 值 达 到 1.07，远低于业界平均水平［2］。 这种方式对室外空气 质量的要求高， 目前宁夏中卫的一些数据中心尝试 应用了该技术。 2）利用深层湖水、江水冷却 典型的案例是湖南省资兴市东江湖数据中心。
1 IT 设备的发展趋势
近十年来，IT 设备的集成度 越 来 越 高 ，IT 设 备 容 量 从 500 GB 到 2 TB、10 TB、100 TB 甚 至 更 高 ； 单机架的功率密度也从原来的 10 A， 提高到 20 A、 40 A 甚至更高。 最近某互 联 网 企 业 布 置 的 核 心 机 柜，单机架功耗高达 24 kW，单机架的功耗较传统机 架提高了 10 倍。
以前数据中心机房普通采用房间级空调， 地板 下送风的冷却方式。该方式建设成本低，机房利用率 高， 用于解决 3~5 kW 的单机柜发热。 但随着机架 式、刀片式服务器在机房大量应用，单机柜内设备数 量、功率密度、发热密度都有显著提高。 传统的机房 级空调已经不能解决 IT 设备的散热问题， 行级空 调、背板空调应运而生。这种新型的空调末端更贴近 热源，能解决局部热点、高发热密度的问题，通过近 距离的冷量传输，减小风机功耗，达到节能。
2024年机房空调市场发展现状
机房空调市场发展现状概述机房空调是一种特殊的空调设备，用于维持机房内稳定的温度和湿度，确保服务器等设备的正常运行。
随着信息技术的迅猛发展和数据中心的广泛应用，机房空调市场也越来越重要。
市场规模根据市场研究机构的数据，机房空调市场在过去几年保持了稳定的增长。
预计到2025年，全球机房空调市场规模将达到X亿美元。
这主要受到以下几个因素的驱动。
驱动因素1.数据中心建设的增加: 随着互联网的普及和大数据的发展，数据中心的建设正在快速增加。
数据中心作为托管和管理大量服务器和网络设备的地方，需要大量的机房空调设备来保持运行的稳定。
2.云计算的普及: 云计算是近年来的热门技术趋势，许多企业和个人都开始采用云计算服务。
云计算需要大型数据中心来提供计算和存储服务，这进一步推动了机房空调市场的增长。
3.智能建筑的崛起: 随着智能建筑技术的发展，越来越多的机房开始采用智能化的空调设备。
这些智能空调设备能够根据机房内的温度和湿度变化进行自动调节，提高了机房的能效和运行稳定性。
市场趋势1.高效能耗比: 高效能耗比是机房空调市场的一个重要趋势。
由于机房需要长时间运行，因此能源效率非常重要。
市场上出现了更多节能型的机房空调设备，通过改进设计和采用先进的制冷技术，实现更高的能效。
2.环保意识增强: 随着环境保护意识的提高，机房空调市场也开始注重环保性能。
许多厂商推出了符合环保标准的机房空调产品，例如采用无氟制冷剂和低噪音设计。
3.智能化管理: 智能化管理是机房空调市场的另一个发展趋势。
通过传感器和自动控制系统，机房空调设备可以实时监控温度、湿度和空气质量，并根据需要进行自动调节，提高机房的运行效率。
市场竞争机房空调市场竞争激烈，主要的竞争厂商包括XXX、YYY和ZZZ等。
这些厂商在产品创新、技术研发和售后服务等方面都有一定的优势。
市场挑战1.市场竞争激烈: 由于机房空调市场前景广阔，吸引了越来越多的厂商进入，市场竞争日益激烈。
数据中心制冷技术的应用及发展V2 1
数据中心制冷技术的应用及发展摘要：本文简要回顾了数据中心制冷技术的发展历程，列举并分析了数据中心发展各个时期主流的制冷技术，例如：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。
同时，分析了国内外数据中心制冷技术的应用差别及未来数据中心制冷技术的发展趋势。
关键词：数据中心；制冷；能效；机房；服务器Abstract This paper briefly reviews the development of data center cooling technology, enumerates and analyzes the cooling technologies in data center development period. The enumerated technologies includes direct expansionair-conditioning system, water side cooling system, water side free cooling system and air side free cooling system, etc. At the same time, the paper analyzes the difference of data center cooling technology application between the domestic and overseas as well as the tendency of data center cooling technology in the future. Key words data center; cooling; efficiency; computer room; server1前言随着云计算为核心的第四次信息技术革命的迅猛发展，信息资源已成为与能源和材料并列的人类三大要素之一。
数据中心制冷与散热
数据中心散热技术
02
散热系统设计
01
自然冷却系统
利用自然环境如空气、水等作为冷源，通过合理设计气 流组织、水循环等实现数据中心的散热。
02
强制冷却系统
利用机械制冷设备如空调、冷冻水等，通过循环冷却介 质带走数据中心产生的热量。
03
热管技术
利用热管高效传热特性，将热量从产生部位传输至远处 ，实现局部热点消散。
智能化管理系统的研究与应用
智能化监控系统
通过实时监测数据设备的温度、湿度等参数，实现数据中心的智能化监控和管理，提高数据中心的可靠性和稳定 性。
智能化节能系统
通过实时监测数据设备的能耗和散热需求，实现数据中心的智能化节能控制和管理，降低数据中心的能耗和运营 成本。
1.谢谢聆 听
热管与散热器的结合
将热管与鳍片、散热器等组合使用， 形成完整的散热系统。
热管阵列
将多个热管组合在一起，形成大面积 的散热面，提高散热效率。
热电制冷技术
热电效应
利用热电材料的塞贝克效 应和皮尔兹效应，将热量 从低温端传输至高温端。
热电堆
将多个热电元件串联或并 联在一起，形成大面积的 制冷面。
动态制冷
液冷技术
利用液体作为冷媒将数据设备的 热量带走，具有更高的散热效率 和可靠性，是未来数据中心散热 的重要技术之一。
高效散热技术的发展趋势
热管技术
利用热管高效传递热量的特性，将数据设备的热量快速导出并分散到环境中，具 有高效、节能、环保等优点。
热电制冷技术
利用热电效应进行制冷，具有无机械运动、无噪声、无污染等优点，是未来高效 散热技术的重要发展方向。
液冷散热系统
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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
汇报人： 日期:
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。
数据中心制冷系统发展趋势
数据中心制冷系统发展趋势在当今数字化的时代，数据中心已成为支撑全球经济和社会运转的关键基础设施。
随着数据处理需求的不断增长，数据中心的规模和能耗也在急剧增加。
其中，制冷系统作为保障数据中心稳定运行的重要组成部分，其性能和效率直接影响着数据中心的可靠性和运营成本。
因此，了解数据中心制冷系统的发展趋势对于行业的可持续发展至关重要。
过去，数据中心的制冷系统主要采用传统的风冷和水冷技术。
风冷系统通过风扇将冷空气吹入机柜，带走服务器产生的热量；水冷系统则利用水的高比热容将热量带走。
然而，随着数据中心的密度不断提高，这些传统的制冷方式逐渐暴露出一些局限性。
首先，风冷系统的制冷效率相对较低，在应对高热密度的服务器时往往力不从心。
而且，大量风扇的运行会产生较大的噪音和能耗。
水冷系统虽然制冷效率较高，但存在漏水的风险，且系统的复杂性和维护成本也较高。
为了克服这些问题，新型的制冷技术不断涌现。
其中，液冷技术成为了近年来的研究热点。
液冷技术主要包括浸没式液冷和冷板式液冷两种方式。
浸没式液冷是将服务器直接浸泡在冷却液中，通过冷却液的循环流动带走热量。
这种方式具有极高的散热效率，能够有效地应对超高热密度的服务器，并且大大降低了噪音。
然而，浸没式液冷对冷却液的性能要求较高，且需要对服务器进行特殊的设计和改造，前期投入较大。
冷板式液冷则是在服务器的发热部件上安装冷板，冷却液在冷板内部循环流动，从而将热量带走。
相比浸没式液冷，冷板式液冷的改造难度较小，成本相对较低，更容易在现有数据中心中推广应用。
除了液冷技术，自然冷却技术也在数据中心制冷系统中得到了越来越广泛的应用。
自然冷却技术利用外界的自然冷源，如冷空气、冷水等，来降低数据中心的制冷能耗。
例如，在冬季或早晚温度较低的时候，直接引入室外冷空气进行制冷；或者利用附近的河流、湖泊等水源的低温水进行冷却。
此外，人工智能和机器学习技术也开始在数据中心制冷系统中发挥重要作用。
通过对数据中心的运行数据进行实时监测和分析，智能控制系统可以根据服务器的负载、环境温度等因素动态调整制冷系统的运行参数，实现精细化的管理和节能优化。
数据中心冷却技术的发展与演进
第２０卷第１２期２０２０年１２月R E F R I G E R A T I O N A N D A I R ＧC O N D I T I O N I N G ７Ｇ１６收稿日期:２０１９Ｇ１２Ｇ０２,修回日期:２０２０Ｇ０７Ｇ２９作者简介:傅烈虎,硕士,主要从事数据中心的设计与建造工作.数据中心冷却技术的发展与演进傅烈虎(维缔技术有限公司)摘㊀要㊀对数据中心冷却技术的发展与演进进行阐述与分析.从数据中心的冷却对象对温湿度的环境要求出发,重点介绍A S H R A ET C ９．９«数据处理设备热指南»的技术要求演进,根据其所划分的４个等级的数据中心热环境,得到相关结论;分析不同的冷却方案与不同气流组织形式之间的对应关系;通过对比风冷与水冷的传热技术参数,发现随着数据中心的大规模扩张和单机柜功率密度的增大,水冷技术的规模效应和节能优势得以凸显;对自然冷却技术(直接或间接自然冷却)的应用进行分析,指出结合地理气象条件和建筑特点,有多种冷却技术可以联合应用.关键词㊀数据中心;冷却技术;气流组织;自然冷却D e v e l o p m e n t a n d e v o l u t i o no f d a t a c e n t e r c o o l i n g t e c h n o l o g yF uL i e h u(V e r t i vT e c hC o ．,L t d ．)A B S T R A C T ㊀T h ed e v e l o p m e n ta n de v o l u t i o no fd a t ac e n t e rc o o l i n g t e c h n o l o g y ar ee x Ｇp o u n d e da n da n a l y z e d ．B a s e do n t h ee n v i r o n m e n t a l r e q u i r e m e n t so n t e m pe r a t u r e a n dh u Ｇm i d i t yf o rt h ed a t ac e n t e rc o o l i ng o b j e c t s ,th ee v o l u ti o no ft e c h n i c a lr e q u i r e m e n t sf o r A S H R A ET C ９．９T h e r m a lG u i d e l i n e s f o rD a t aP r o c e s s i n g En v i r o n m e n t s a r e i n t r o d u c e d ．A c c o r d i n g to t h e t h e r m a l e n v i r o n m e n t o f d a t ac e n t e rw h i c ha r ed i v i d e d i n t o ４l e v e l s ,t h e r e l e v a n t c o n c l u s i o n sa r eo b t a i n e d ．T h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e nd i f f e r e n tc o o l i n g s o l u t i o n s a n dd i f f e r e n t f o r m so f a i r f l o w d i s t r i b u t i o na r ea n a l y z e d ．T h r o u g ht h ec o m pa r i s o no f a i r Ｇc o o l e da n dw a t e r Ｇc o o l e dh e a t t r a n s f e r t e c h n o l o g y p a r a m e t e r s ,i t s h o w s t h a t a l o n g w i t h t h e l a r g e Ｇs c a l e e x p a n s i o no f d a t ac e n t e r sa n dt h e i n c r e a s eo f p o w e rd e n s i t yp e r r a c k ,t h ea d Ｇv a n t a g e s o fw a t e r c o o l i n g t e c h n o l o g y h a v eb ec o m e p r o m i n e n t ．T h r o u g ha n a l y z i n g t h e a pＧp l i c a t i o no f f r e e c o o l i n g t e c h n o l o g y (d i r e c t o r i n d i r e c t f r e e c o o l i n g),i t s p o i n t e do u t t h a t c o m b i n i n gg e o g r a p h i c a l a n dm e t e o r o l o g i c a l c o n d i t i o n sw i t hb u i l d i n g c h a r a c t e r i s t i c s ,a v a r i Ｇe t y o f c o o l i n g t e c h n o l o gi e s c a nb eu s e d i n c o m b i n a t i o n ．K E Y W O R D S ㊀d a t a c e n t e r ;c o o l i n g t e c h n o l o g y ;a i r f l o wd i s t r i b u t i o n ;f r e e c o o l i n g㊀㊀随着中国数字化进程的加快和５G 技术的商用,数据中心呈现蓬勃发展趋势.从云计算㊁雾计算到边缘计算,互联网技术日新月异,冷却技术随着数据中心的发展与时俱进.近几年来,关于数据中心冷却技术的研究成果开始逐渐见诸于期刊.高彩凤等[１]以某典型数据机房为研究对象,对其热环境进行了现场实测和C F D 模拟,认为封闭冷通道能够更有效地提高机房空调冷量利用效率.孙大康等[２]通过试验和数值模拟分析不同功率㊁开放通道和封闭通道情况下,地板高度对数据中心地板下送风特性及制冷效率的影响.易伶俐[３]对比了上送风㊁地板下送风和列间空调送风的优势和劣势,并提出了数据中心空调设计的要点.赖柏年等[４]以数据中心空调水系统的机房空调末端为研究对象,结合实际工程对传统下送风机房专用空调和３种新型末端进行了不同机房功耗下㊀ ８㊀第２０卷㊀的C F D模拟分析,并与实测的机房热环境数据进行了对比.王振英等[５]针对我国不同气候区的气候特点,以某中等规模数据中心为例,量化给出了季节性和区域性气候差异对数据中心制冷系统能效的影响,分析了风冷式和水冷式系统在不同气候区的应用优势.王克勇等[６]认为在大型数据中心机房采用水冷式冷冻水空调系统已经成为一种趋势,分析了３种典型的水冷式冷冻水空调系统的优缺点.张海南等[７]认为:热管式自然冷却与空气侧自然冷却相比,不影响室内空气质量和湿度;与水侧自然冷却相比,由于内部为相变传热,传热效果及自然冷源利用率更高.王飞[８]从机房空调的设备层面介绍了自然冷却技术的应用现状,对比了重力型热管系统㊁动力型热管系统以及变频型热管系统的应用场景.杨硕[９]通过构建节能模型,对比分析了冷冻水型空调㊁风冷空调加装热管模块前后的节能情况,并探讨了热管技术在数据中心应用的可行性.王泽青[１０]利用建筑能耗模拟软件,模拟了中国大陆地区数据中心３种典型气候地区的３种自然冷却模式下的空调能耗并进行了对比分析,给出了水侧自然冷却地理位置的分界线.刘海潮等[１１]针对水㊁空气㊁制冷剂等分别作为间接蒸发冷却过程的冷却介质及产出介质做了相关研究,认为将冷却介质㊁工作介质与产出介质多级组合,充分采用其他自然冷源,可使间接蒸发冷却技术得到广泛应用.耿志超等[１２]提出了间接蒸发冷却空调技术的几种形式,并对其在数据中心的应用形式进行了分析.傅烈虎等[１３]介绍了F a c e b o o k在美国俄勒冈州的数据中心的空气侧全新风自然冷却方案,并对该方案进行了气流组织仿真分析.在本文中,笔者主要介绍数据中心冷却技术的发展与演进,旨在帮助读者了解数据中心冷却技术的发展,从而对冷却技术有一个全面而深刻的认识.１㊀数据中心的冷却对象数据中心是进行数据计算㊁存储和交换的场所,它不仅包含大量的存储器㊁交换机㊁服务器等电子信息设备,还包含大量的配电柜㊁不间断电源㊁蓄电池㊁精密空调㊁冷水机组㊁水泵等动力设备.数据中心的冷却对象主要是电子信息设备,这些设备以高耗电量高热量而著称,并且以显热为主要表现形式,同时这些设备要求环境的温湿度波动范围小.传统建筑行业民用空调的特点是显热比低,温湿度控制精度差,难以直接在数据中心应用,数据中心必须采用专用的精密空调.究其根本原因是空调服务的冷却对象不同,前者为人服务,提供舒适性环境;后者为电子信息设备服务,提供设备安全稳定运行的温湿度环境.两者本质都是必须结合冷却对象的特性为其提供相应的运行环境.２㊀数据中心的环境要求数据中心的环境要求是随着电子信息设备的技术发展而逐渐演进的.摩尔定律表明,电子信息设备内的集成电路芯片上所集成的电路的数目,每隔１８个月就翻一番.这意味着电子信息设备的集成度越来越高,单位体积内的耗电量越来越大.因此,电子信息设备对其工作的环境要求也是随着技术的发展而不断变化.A S H R A ET C９．９委员会先后对«数据处理设备热指南»进行了４次官方发布,最初发布是２００４年版的,在２００８年发布的版本中扩大了温湿度的建议范围,如表１所示.电子信息设备内元器件主要为中央处理器㊁存储器和硬盘等,虽然这些元器件正常运行的温湿度范围各不相同,但是对于整个电子信息设备而言,其正常运行环境以所有设备的最不利工况为基本要求.从温度的角度分析,温度过低会造成过度冷却,不仅增加了冷却设备的能耗,而且容易产生凝露,造成元器件腐蚀或短路;温度过高会造成电子设备过热而发生运行故障的概率增大.从湿度的角度分析,湿度过低容易产生静电,湿度过高会产生凝露,这些现象都会给元器件造成损坏.随着材料科学的发展和生产制造工艺的进步,电子信息设备最不利的工作环境要求逐渐得以改善.当前主流厂家的电子信息设备均能够在进风温度１８~２７ħ下良好运行.正是基于电子信息设备自身运行环境日渐宽松,其本身耐热耐燥能力逐渐增强,因此,当前主流厂家的电子信息设备均能够在进风温度１８~２７ħ下良好运行.A S H R A ET C９．９委员会在２０１１年发布«数据处理设备热指南»第３版,相比２００８版更新了服务器进风温度的分级等级,将２００８版的数据中心表１㊀A S H R A ET C９．９数据中心温湿度的建议范围[１４]参数２００４版２００８版温度下限干球温度２０ħ干球温度１８ħ温度上限干球温度２５ħ干球温度２７ħ湿度下限相对湿度４０％露点５．５ħ湿度相对湿度５５％相对湿度６０％且露点１５ħ㊀第１２期傅烈虎:数据中心冷却技术的发展与演进９㊀ ㊀表２㊀A S H R A ET C ９．９的２００８版和２０１１版数据中心环境分级２００８版分级２０１１版分级适用场合信息通信设备环境控制要求１A １A ２２A ３A ４数据中心企业级服务器㊁存储器大容量服务器㊁存储器㊁个人电脑㊁工作站严格控制部分控制部分控制部分控制３B 办公区㊁住宅㊁移动环境个人电脑㊁工作站㊁笔记本电脑㊁打印机最小控制要求４C零售店㊁工厂零售终端㊁控制器㊁计算机㊁掌上电脑不作控制要求表３㊀A S H R A ET C ９．９(２０１１版)数据中心温湿度推荐范围和允许范围范围等级干球温度/ħ相对湿度/不结露最高露点/ħ推荐范围所有A 级１８~２７露点５．５~１５ħ且相对湿度ɤ６０％允许范围A １１５~３２相对湿度２０％~８０％１７A ２１０~３５相对湿度２０％~８０％２１A ３５~４０露点ȡ１０．４ħ且相对湿度８％~８５％２４A ４５~４５露点ȡ１０．４ħ且相对湿度８％~９０％２４B ５~３５相对湿度８％~８０％２８C５~４０相对湿度８％~８０％２８温湿度范围(分为１级和２级)调整为２０１１版的A １,A ２,A ３和A ４四个等级,如表２所示.２０１１版分级的温湿度推荐范围与２００８年版保持一致,温湿度允许范围有些变化,如表３所示.２０１１版«数据处理设备热指南»的温湿度建议范围在焓Ｇ湿图上的温湿度包络区域如图１所示,最里面的包络区域为A S H R A E T C ９．９委员会推荐的温湿度区域,其他包络区域由内向外逐步扩大,依次分别为A １,A ２,A ３和A ４四个等级区域.任何空气调节方式都要将温湿度区域范围外的空气状态通过空气调节手段处理到A S H R A E T C９．９推荐的温湿度区域范围内,如果某地区的室外空气状态本身就处于A S H R A E T C ９．９委员会建议的温湿度区域,并且这种状态占全年的时间很长,那么在该地区就有应用自然冷却技术的可能.A S H R A E T C ９．９委员会在２０１５年发布了«数据处理设备热指南»第４版,数据中心温湿度建议范围[１４]如表４所示.相比２０１１版,变化主要在于统一了A １,A ２,A ３和A ４等级的温湿度推荐范围的湿度下限,如图２所示.这意味着将来对数据中心的加湿要求有所降低,数据中心可以容忍的最低相对湿度为８％,数据中心几乎不用加湿.这个变化会直接影响今后机房精密空调的研发设计与加工生产,并且为节能提供了一定空间.图１㊀A S H R A ET C ９．９(２０１１版)温湿度建议范围在焓Ｇ湿图上的表示表４㊀A S H R A ET C ９．９(２０１５版)数据中心温湿度推荐范围和允许范围范围等级干球温度/ħ相对湿度/不结露最高露点/ħ推荐范围所有A 级１８~２７露点９~１５ħ且相对湿度ɤ６０％允许范围A １１５~３２露点－１２~２７ħ且相对湿度８％~８０％１７A ２１０~３５露点－１２~２７ħ且相对湿度８％~８０％２１A ３５~４０露点－１２~２７ħ且相对湿度８％~８５％２４A ４５~４５露点－１２~２７ħ且相对湿度８％~９０％２４B ５~３５露点ɤ２９ħ且相对湿度８％~８０％２８C５~３５露点ɤ２９ħ且相对湿度８％~８０％２８㊀ １０㊀第２０卷㊀图２㊀A S H R A ET C９．９的２０１１版和２０１５版数据中心温湿度推荐范围的比较３㊀常见的气流组织形式３ １㊀电子信息设备的气流组织电子信息设备的气流组织形式主要３种,如图３所示[１５].FＧR形式是当前电子信息设备的主流气流组织,是服务器等设备的典型进出风方式,服务器的这种进出风方式也是目前最易对服务器进行冷却的一种气流组织,且常见于冷或热通道封闭的方案中;FＧT形式和FＧT/R形式是传输设备(比如交换器等)的典型进出风方式,特别是后者一般常见于运营商的传输机房,并且该气流组织不易进行冷却方案的实施,容易造成冷热气流混合.图电子信息设备的气流组织㊀㊀如前文所述,电子信息设备的主流气流组织形式为前进风Ｇ后出风方式,因此,电子信息设备的主流冷却方案是基于该方式设计的.常见的电子信息设备冷却方案(这里不讨论芯片级液冷,因为其还未成主流)包括机柜级主动式冷却(如图４所示)㊁机柜级被动式冷却方案(如图５所示)㊁行级冷却方案(如图６所示).机柜级主动式冷却方案就是业内常说的水冷机柜,可以近似认为是一个 冰柜 ,将I T设备直接放在水冷机柜内进行冷却,一般常见于超级计算机中心这类高性能计算场所,其冷却介质一般是水.机柜级被动式冷却方案是近几年中国移动主推的冷却方案,业内称之为水冷背板或热管背板,其冷却介质既可以是水,也可以是制冷剂.之所以称为被动式冷却,原因是冷却单元只有换热盘管,没有风机,完全依赖服务器自身的风机提供风压.图４㊀机柜级主动式冷却方案㊀第１２期傅烈虎:数据中心冷却技术的发展与演进１１㊀㊀图６㊀行级冷却方案行级冷却方案是目前行业客户和运营商常用的方案.它采用封闭通道的方式,一般情况下是封闭冷通道形成冷池,对整列服务器机柜进行封闭式集中冷却,并且很多运营商在当前节能减排的背景下,纷纷采用这种方案对老旧机房进行节能改造,以达到降低机房P U E 的目的.３ ２㊀数据中心机房级气流组织数据中心机房级气流组织形式是与数据中心行业的发展密不可分的.在数据中心发展的早期,大部分是运营商的数据中心,并且电子信息设备的发热量都不大,导致每个４２U 机柜的整体功率密度都不高,一般都在２千瓦/机柜以下.因此,图７㊀风帽送风方式最早的气流组织形式就是如图７所示的风帽送风方式,现在很多老旧的运营商机房里还能见到这种传统的送风方式,其实还是摆脱不了民用空调气流组织方式的影子.这种风帽送风的气流组织形式提供的送风距离较短,一般在机外余压２００P a 的情况下,送风距离为１５m .随着信息技术的发展,电子信息设备的集成度越来越高,发热量越来越大,导致单机柜功率密度达到３~５k W .如果继续采用风帽送风方式,就会导致数据中心出现局部热点.因此,如图８所示的地板下送风方式应运而生,并且在相当长的一段时间内成为气流组织的主流形式,直到现在这种方式在数据中心依然随处可见.地板下既是送风静压箱,也是线缆布放空间.当采用地板下送风且地板下同时布防线缆时,地板下静压箱高度不宜低于５００mm ,数据中心的层高不宜低于３０００mm [１６].图８㊀地板下送风方式当电子信息设备的功率密度进一步提高后,即使采用地板下送风也会产生局部热点.需要对数据中心局部过热的机柜进行精确送风冷却.图９所示的风管送风方式是最直接的精确送风方式之一.风管送风方式送风距离远,并且对过热设备定点精确冷却,很好地解决了局部热点问题.但是,风管送风要求精密空调的机外余压足够大,以保证足够的送风距离和风量.另外,这种气流组织形式对风管的设计和施工工艺要求较高.图９㊀风管送风方式当前数据中心的单机柜功率密度一般设计在５~１０k W 之间.如此高的散热量除了采用封闭通道方式对机柜列进行冷却,还需要对机柜就近送风冷却.图１０所示的水平送风方式是这一方案的典型代表.将精密空调直接部署在机柜列间,㊀ １２㊀第２０卷㊀最短距离的靠近冷却对象,从而对机柜就近送风冷却.这种气流组织的好处是便于机柜和精密空调以模块方式部署,使得数据中心的业务与投资根据实际需求按需扩展和平滑过渡.图１０㊀水平送风方式还有２种就近送风的气流组织形式,分别是图图１１㊀通道顶部送风方式图１２㊀机柜顶部送风方式１１所示的通道顶部送风方式和图１２所示的机柜顶部送风方式.这２种气流组织常见于高热密度数据中心场景中,既可以作为主用的气流组织形式,也可以作为其他气流组织形式的补充,对高热密度机柜进行辅助就近送风冷却.其实这２种气流组织形式最符合冷气流下沉㊁热气流上升的热力学原理,但其缺点是在工程实施上不容易进行通道封闭.如果不对通道进行封闭,就会出现图１３所示的环流现象和图１４所示的旁流现象.这２种恶劣的气流现象都会造成气流组织混乱,出现冷热气流混合,导致冷量流失和浪费.常见的评图１３㊀环流现象图１４㊀旁流现象价数据中心气流组织的指标有机架冷却指数(R C I )㊁回风温度指数(R T I )㊁供热指数(S H I )和回热指数(R H I )[１７].４㊀从风冷式冷却方案到水冷式冷却方案的转变根据冷却介质的不同,数据中心机房级冷却方案可分为２类:仅有制冷剂循环的风冷式精密空调方案和既有制冷剂循环又有载冷剂循环的水冷式冷水机组方案.在数据中心发展的早期,由于其规模不大(单个数据机房内机柜数量不大于１０００台),且单机柜功率密度也不高(数据机房整体功率一般不超过２０００k W ),一般以风冷式精密空调方案为主.但随着数据中心的数据量日益呈爆炸式增长(根据«国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定»(国发 ２０１０ ３２号):数据中心机架数量在３０００~１００００台的大型和超大型数据中心),其业务规模越来越大,单机柜功率密度也越来越大,风冷式精密空调方案已经满足不了规模化增长的需求,也无法冷却越来越高的单机柜发热量.因此,在大型数据中心中水冷式冷水机组方案逐渐成为主流,如图１５所示.虽然民用建筑行业业已使用水冷式冷水机组方案,但因为其冷却对象的差异,造成冷水机组的运行工况不同.在数据中心领域,一般使用高温冷水机组或双工况冷水机组,一方面满足数据中心高显热比的要求,另一方面提高冷冻水的供回水温度可以提高冷水机组能效,达到节能降耗的目的.在不同的换热或制冷环节,有不同的冷却方案和制冷方案,常见的数据中心冷却方案如表５所示.㊀第１２期傅烈虎:数据中心冷却技术的发展与演进１３㊀㊀图１５㊀典型的水冷式冷水机组方案表５㊀常见的数据中心冷却方案热排放方案制冷方案终端换热方案冷量分配方案效率直接水冷(见图１５)水侧经济器(板换)液冷芯片级分配间接水冷(板换)冷水机组(见图１５)中心空气处理单元机柜级分配蒸发冷却直接膨胀水冷末端(见图１５)顶部上送风风冷精密空调直膨地板下送风(见图１５)干冷器冷却⬇㊀㊀过去很多年以来,数据中心内水不进机房成了一条不成文的规定.但随着数据中心功率密度越来越高,规模越来越大,风冷式冷却方案已经难以满足数据中心的散热需求,在这一大环境下水冷式冷却方案开始逐渐登上了舞台.如表６所示,数据中心的单机柜功率密度每５年几乎以１５％~２０％的增速在提高,发热量越来越大,最高的单机柜功率密度已经达到５０k W ,超过了风冷式冷却方案的冷却极限.广州超算中心定制的超级计算机单机柜功率密度高达８０k W ,采用的就是水冷式冷却方案.数据中心的冷却方案从风冷式转为水冷式,除了功率密度的提高和规模效益,还有节能减排在驱动这种转变.水的比热容是空气的４倍多,单位流量的水比空气要携带更多的热量或冷量;另外,水的密度是空气的８００倍多,携带相同的热量或冷量时水比空气需要更小的流量,意味着可以使用更小的管径,而且耗电量能够降低.从表７可以看出,传递１０R t 的热量或冷量,风冷式冷却方案的耗电量比水冷式冷却方案多出１４倍.５㊀自然冷却技术的应用自然冷却技术本不是新鲜事物,在工业大厂房内的置换通风技术本质上也是自然冷却技术的应用,只不过工业厂房不仅关注温度湿度,还关注表６㊀服务器功率密度发展趋势[１５]服务器高度插槽数单机柜(４２U )功率密度/(瓦/机柜)２０１０年２０１５年２０２０年相对增长率/％２０１５年比２０１０年２０２０年比２０１５年１U １s１０７１０１２１８０１３８６０１４１４２s ２５２００３０８７０３６５４０２３１８４s ４２０００４６２００５０４００１０９２U ２s １５７５０２３１００２６２５０４７１４４s ２９４００３７８００４２０００２９１１４U２s ２３０００３１０００３３０００３５６７U (刀片)２s ３３０００３９０００４５０００１８１５９U (刀片)２s ２６０００３２０００３８０００２３１９１０U (刀片)２s３２０００３６０００４２０００１３１７表７㊀风冷式冷却方案与水冷式冷却方案对比冷却方案热量/冷量传热介质流量管径/英寸耗电功率/k W风冷式水冷式１０R t (３５k W )空气９２１７c f m (４３５２L /s )ϕ３４２．７水２０g pm (１．５L /s )ϕ２０．１８注:风冷式冷却方案和水冷式冷却方案都是基于空调送回风温差在１２ħ的前提下比较的.㊀ １４㊀第２０卷㊀空气洁净度及换气次数,以保障人员健康要求.数据中心自然冷却技术的兴起源自国家政策对新建机房低P U E 的要求.２０１３年,工信部㊁发改委㊁国土部㊁电监会和能源局联合发布«关于数据中心建设布局的指导意见»,明确提出将数据中心从市场需求和环境友好角度出发,分类型引导建设的指导要求:新建数据中心P U E 要求低于１．５;老旧数据中心经改造后P U E 要求低于２．０.在国家政策号召下,自然冷却技术成为节能减排降低P U E主要的有效手段.根据数据中心冷却方案的不同,自然冷却技术分为风侧自然冷却技术和水侧自然冷却技术.５ １㊀风侧自然冷却技术当室外温度达到A S H R A E T C ９．９(２０１５版)«数据处理设备热指南»要求时,室外空气经过处理后直接送入室内,从而利用室外自然冷源,这是风侧直接自然冷却技术,如图１６所示.由于整个送风过程中间没有换热环节,因此它是自然冷却技术中效率最高㊁全年自然冷却时间最长的方案.但是在某些地区,由于空气污染比较严重,而数据中心机房对空气洁净度要求较高,一般要求达到I S O ８级或M E V R １３,因此必须对直接引入的新风进行除硫㊁除尘和过滤净化.另外,直接引入新风会引入新的湿负荷,还需要对新风的湿度进行控制.鉴于上述原因,尽管风侧直接自然冷却的效率高,但其运维成本也很高,在数据中心的实际工程项目中极少采用风侧直接自然冷却方案.图１６㊀风侧直接自然冷却示例将室外空气(或进行喷水降温处理后)通过热交换器与机房内空气换热,使室内温度达到A S H R A ET C ９．９(２０１５版)«数据处理设备热指南»要求,从而达到利用室外冷源的目的,这就是风侧间接自然冷却技术,如图１７所示.与风侧直接自然冷却相比,它仅需要采用室外新风维持室内正压,从而保证室内相对稳定的湿度和洁净度.风侧直接自然冷却会发生室内和室外空气的热质交换;风侧间接自然冷却使得室内和室外空气只发生热交换,没有质交换.图１７㊀风侧间接自然冷却示例５ ２㊀水侧自然冷却技术水侧自然冷却技术分为水侧直接自然冷却技术和水侧间接自然冷却技术.水侧直接自然冷却如图１８所示.在夏季,开启冷水机组正常运行模式,为传统机械式制冷方案,如图１８(a )所示.在冬季,关闭冷水机组,将冷却水作为冷冻水使用直接导入空调末端设备,从而实现自然冷却,如图１８(b)所示.这种方案的优点是,自然冷却时直接使用冷却水,可以最大化地使用自然冷源;其缺点是对水质要求很高,若水质得不到保证,冷却水进入空调末端设备长期运行会造成盘管脏堵,致使换热性能降低甚至影响设备正常运行.图１８㊀水侧直接自然冷却技术示意图水侧间接自然冷却如图１９所示,其基本原理是在冷却塔与冷水机组之间增加一个板式换热器.在夏季,开启冷水机组正常运行模式,板式换热器停止使用,此为传统机械式制冷方案,如图１９(a)所示.在冬季,关闭冷水机组,冷却塔中的冷却水与空调末端设备中的冷冻水通过板式换热器进行换热,从而实现自然冷却,如图１９(b )所示.这种方案的优点是,实现了冷却水与冷冻水的物理隔离,保护了空调末端设备,也保证了供冷的可靠性;其缺点是增加了板式换热器这个换热环节,使得相比直接自然冷却。
数据中心空调系统应用白皮书
数据中心空调系统应用白皮书在当今数字化飞速发展的时代，数据中心已经成为了支撑各行各业运行的关键基础设施。
而在数据中心的众多关键系统中，空调系统起着至关重要的作用。
它不仅要确保设备在适宜的温度和湿度环境下稳定运行，还要实现高效节能，以降低运营成本和对环境的影响。
一、数据中心空调系统的重要性数据中心内的服务器、存储设备和网络设备等在运行时会产生大量的热量。
如果不能及时有效地将这些热量排出，设备的性能将会受到严重影响，甚至可能出现故障，导致数据丢失和业务中断。
此外，过高的温度和湿度还会缩短设备的使用寿命，增加维护成本。
因此，一个可靠、高效的空调系统对于保障数据中心的正常运行和数据安全是不可或缺的。
二、数据中心空调系统的类型1、风冷式空调系统风冷式空调系统通过风扇将室内的热空气排到室外，利用室外的冷空气进行冷却。
这种系统结构简单，安装和维护相对容易，但制冷效率相对较低，适用于小型或中低密度的数据中心。
2、水冷式空调系统水冷式空调系统利用水作为冷却介质，通过冷却塔或冷水机组将热量散发到室外。
它的制冷效率较高，能够满足中大型和高密度数据中心的制冷需求，但系统较为复杂，需要定期维护和管理水路。
3、冷冻水型空调系统冷冻水型空调系统将冷冻水输送到机房内的空调末端，通过换热器进行热交换。
这种系统具有较高的灵活性和可扩展性，但对水质要求较高，需要配备完善的水处理设备。
4、风冷冷水型空调系统结合了风冷和水冷的特点，在室外采用风冷冷凝器，室内则通过冷水进行冷却。
它在一定程度上兼顾了安装和维护的便利性以及制冷效率。
5、间接蒸发冷却空调系统利用自然冷却和蒸发冷却的原理，降低空调系统的能耗。
在气候条件适宜的地区，能够显著降低数据中心的制冷成本。
三、数据中心空调系统的设计要点1、热负荷计算准确计算数据中心的热负荷是设计空调系统的基础。
需要考虑设备的发热量、机房的面积、人员数量、照明等因素，以确定合适的制冷容量。
2、温度和湿度控制数据中心的设备通常要求在特定的温度（一般为 20-25℃）和湿度（40%－60%）范围内运行。
2024年IDC数据中心空调制冷
IDC数据中心空调制冷1.引言随着互联网和大数据技术的飞速发展，数据中心作为信息处理和存储的核心设施，其规模和数量日益扩大。
数据中心运行过程中，服务器等设备的能耗巨大，其中空调制冷系统是保证数据中心稳定运行的关键。
因此，对IDC数据中心空调制冷技术的研究具有重要的现实意义。
2.IDC数据中心空调制冷需求2.1温湿度控制数据中心内部设备对温湿度要求严格，过高或过低的温湿度都会影响设备的正常运行。
空调制冷系统需确保数据中心内部温度控制在一定范围内，同时湿度也要满足设备运行需求。
2.2高效节能数据中心能耗巨大，空调制冷系统作为能耗大户，其能效比直接关系到数据中心的整体能耗。
因此，提高空调制冷系统的能效比，降低能耗，是IDC数据中心空调制冷技术的关键需求。
2.3可靠性与安全性数据中心作为关键信息基础设施，其运行稳定性至关重要。
空调制冷系统需具备高可靠性和安全性，以确保数据中心稳定运行，避免因制冷系统故障导致的数据丢失或业务中断。
3.IDC数据中心空调制冷技术3.1直接膨胀式制冷技术直接膨胀式制冷技术是利用制冷剂在蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀等部件组成的封闭循环系统中，通过相变实现热量传递的一种制冷方式。
该技术具有结构简单、能效比高、可靠性好等特点，广泛应用于IDC数据中心空调制冷。
3.2水冷式制冷技术水冷式制冷技术是利用水作为冷却介质，通过冷却塔、水泵、冷却盘管等设备将热量传递到外部环境中。
该技术具有制冷效果好、能效比高、适用范围广等优点，但占地面积较大，对水源有一定依赖。
3.3风冷式制冷技术风冷式制冷技术是利用空气作为冷却介质，通过风机、散热器等设备将热量传递到外部环境中。
该技术具有结构简单、安装方便、适用范围广等优点，但能效比较低，适用于小型或中小型数据中心。
3.4冷冻水式制冷技术冷冻水式制冷技术是利用冷冻水作为冷却介质，通过冷水机组、冷却塔、水泵等设备将热量传递到外部环境中。
该技术具有制冷效果好、能效比高、适用范围广等优点，但系统复杂，初投资较高。
绿色高能效数据中心散热冷却技术研究现状及发展趋势
3、智能化管理助力数据中心发 展
智能化管理是未来数据中心发展的重要趋势。通过采用智能化管理系统和技 术手段可以实现对数据中心的全面监控和管理从而提高了数据中心的可靠性和稳 定性同时还可以提高数据中心的效率。智能化管理不仅可以提高数据中心的运营 效率还可以为未来的发展提供更多机会。
总之随着科技的不断进步和社会需求的不断变化数据中心将会继续发挥重要 作用并在未来发展中不断创新和完善。
目前，数据中心的散热冷却技术主要分为五类：空调制冷、新风制冷、间接 液冷、直接单相液冷、直接两相液冷。
空调制冷技术是最为传统和成熟的散热方式，通过空调对空气进行冷却，然 后再通过空气对设备进行散热。这种技术的优点是简单易行，成本较低，但能源 消耗较大。新风制冷技术则是利用自然界的冷空气，通过换热器将数据中心的热 量带走，具有节能环保的优点。但这种方法受地理位置和气候影响较大。
5、生命中往往有很多无言以对的时刻，不是所有的是非都能辩明，不是所 有的纠葛都能理清，有时沉默就是我们最好的回答和诠释。早安！
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二、数据中心发展趋势
1、云计算推动数据中心发展
云计算是未来信息技术发展的重要方向，它可以将计算、存储和应用程序等 服务通过互联网提供给用户。这种模式的出现将使得数据中心的规模进一步扩大， 同时也将推动数据中心技术的不断创新和发展。
2、绿色数据中心成为未来发展 方向
面对日益严重的能源危机和环境污染问题，绿色数据中心将成为未来发展的 重要方向。绿色数据中心可以通过采用高效节能技术和绿色建筑材料等措施来降 低能耗和减少环境污染。同时还可以通过合理布局和优化设计等手段来提高能源 利用效率。因此绿色数据中心将会成为未来发展的重要趋势。
2、数据中心能耗问题日益突出
数据中心作为高能耗行业，其能耗问题一直备受。据权威机构统计，数据中 心的能耗已经占据了全球总电量的很大一部分。因此，如何降低数据中心的能耗， 提高能源利用效率，已成为当前亟待解决的问题。
2024年机房精密空调市场发展现状
2024年机房精密空调市场发展现状概述机房精密空调是专门为数据中心、机房和通信设备房等特殊环境而设计的一种空调产品。
它具有高精度的温湿度控制能力，能够有效保护机房中的网络设备和服务器等关键设备的正常运行。
随着大数据、云计算和物联网等技术的快速发展，机房精密空调市场近年来呈现出良好的增长态势。
市场规模据市场研究机构的数据显示，2019年全球机房精密空调市场规模达到XX亿美元，预计到2025年将达到XX亿美元，年复合增长率约为XX％。
这一市场规模的增长主要受到以下几个因素的推动：数据中心建设规模扩大随着云计算技术的普及和应用，越来越多的企业和机构选择将数据存储和计算任务外包给数据中心，这导致了数据中心建设规模的不断扩大。
而数据中心中设备密度的提高和功耗的增加，对温湿度控制的要求也越来越高，从而推动了机房精密空调市场的发展。
不断增长的物联网设备数量随着物联网技术的迅猛发展，越来越多的设备和传感器被连接到互联网，构成了一个庞大的物联网系统。
这些设备和传感器的运行也需要一定的温湿度控制，从而驱动了机房精密空调市场的增长。
市场竞争格局机房精密空调市场竞争激烈，主要的竞争企业包括美国的XYZ公司、日本的ABC 公司和中国的XYZ公司等。
这些企业在产品研发、市场推广和售后服务等方面都具有一定的竞争优势。
在产品研发方面，这些企业不断提升产品技术水平，推出了一系列具有高能效、低噪音、稳定性强等特点的机房精密空调产品。
它们还将注意力放在智能化控制系统的研发上，使得机房精密空调可以实现远程监控和管理，提高运维效率。
在市场推广方面，这些企业通过参加各类行业展会、与合作伙伴合作和线上线下渠道推广等方式，加强了产品的宣传和推广，提高了品牌知名度和市场占有率。
在售后服务方面，这些企业建立了完善的服务网络，提供快速响应和专业的技术支持，增强了用户的满意度和忠诚度。
发展趋势随着技术的不断发展和市场需求的不断变化，机房精密空调市场未来的发展将呈现以下几个趋势：节能环保随着能源紧张和环境污染问题的日益突出，节能环保已经成为了机房精密空调产品发展的重要方向。
数据中心制冷技术
水冷系统工作原理
冷却水循环
01
通过水泵驱动冷却水在系统中循环，将热量从服务器等IT设备
中带走。
热交换
02
冷却水在热交换器中与IT设备产生的热量进行交换，将热量传
递给冷却水。冷却塔散热 Nhomakorabea03
冷却水经过冷却塔时，通过蒸发散热原理将热量释放到大气中
。
水冷系统设计与选型
系统设计
根据数据中心规模、设备布局、散热需求等因素，设计合理的冷 却水循环系统和热交换系统。
结构简单
风冷系统结构相对简单，易于安装和 维护。
初始投资低
相对于液冷系统，风冷系统的初始投 资较低。
风冷系统优缺点分析
• 适应性强：风冷系统可以适应各种气候条件和数 据中心规模。
风冷系统优缺点分析
能耗较高
由于空气的比热容较小，风冷系统需要消耗更多的能量才能达到 相同的制冷效果。
冷却效率受限
在高温、高湿地区，风冷系统的冷却效率可能会受到限制。
利用自然冷源（如外界冷空气、 地下水等）对数据中心进行冷却 ，降低制冷系统能耗。
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02
精密空调制冷技术
精密空调工作原理
制冷循环
精密空调通过压缩机、冷凝器、 膨胀阀和蒸发器等组件构成制冷 循环，实现室内热量的有效转移
和排除。
空气处理
空气经过过滤、降温或升温、加湿 或除湿等处理过程，以达到数据中 心对温湿度和洁净度的要求。
智能控制
采用先进的控制系统，实时监测室 内环境参数，并自动调节空调运行 ，确保数据中心环境稳定。
精密空调选型与设计
负荷计算
根据数据中心的设备功率 、人员密度、建筑结构等 因素，精确计算冷负荷， 为空调选型提供依据。
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。
数据中心冷却技术的未来趋势
数据中心冷却技术的未来趋势随着信息技术的飞速发展和数字化转型的全面铺开，数据中心作为信息时代的基础设施，其规模与复杂度与日俱增，而随之而来的是巨大的能源消耗与冷却需求。
数据中心冷却技术不仅关系到运营效率与成本控制，更是实现可持续发展目标的关键所在。
本文将从六个维度探讨数据中心冷却技术的未来趋势，以期为行业提供前瞻性的洞见。
一、能效优化与智能化管理在能源危机和环境保护的双重压力下，数据中心的冷却系统正逐渐从传统的高能耗模式转向能效优先的策略。
未来的冷却技术将更加注重PUE（电力使用效率）的优化，通过集成智能管理系统，实时监测与调节数据中心内部环境参数，精确控制冷却资源分配，实现按需冷却。
AI算法和机器学习技术的应用将使预测性维护和动态负荷均衡成为可能，进一步提升整体能效。
二、液冷技术的普及与创新随着计算密度的提升，传统的风冷方式已难以满足高功率密度服务器的散热需求。
液冷技术，尤其是直接接触式液冷和沉浸式液冷，以其卓越的热传输效率和空间利用率，成为数据中心冷却的前沿趋势。
未来，液冷技术将进一步探索新型冷却液的开发，如无毒、生物降解、高热容的流体，以及更为安全可靠的循环系统设计，以降低部署成本，提高可靠性。
三、自然冷却资源的高效利用鉴于环境友好的迫切需求，结合地区气候特点，充分利用自然冷却资源将成为数据中心冷却技术的重要方向。
这包括间接空气侧经济器、蒸发冷却系统、以及与地下水或湖水循环结合的自然冷却方案。
通过智能天气预测系统，数据中心能够灵活切换制冷模式，在适宜条件下最大限度利用自然冷源，减少机械制冷的依赖，降低能耗与碳足迹。
四、模块化与可扩展性设计随着业务的快速变化和对灵活性要求的增加，数据中心冷却系统的设计将更加侧重于模块化和可扩展性。
标准化的模块化单元不仅便于安装与维护，而且可以根据实际负载动态调整冷却能力，避免过度配置导致的能源浪费。
这种设计思路也促进了预制模块化数据中心的快速发展，使其能够快速部署，并根据业务增长灵活扩容。
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数据中心制冷系统发展趋势
数据中心制冷设备就是为数据中心环境、数据中心主设备服务得、就是依托于数据中心设备、功能而存在得,所以从根本上讲，我们瞧数据中心制冷系统得发展趋势，应该结合数据中心本身得发展来瞧,比如应用得行业、规模、主设备等等因素得变化都可能会导致数据中心制冷设备变化，甚至国内外标准得升级、国家区域政策得变化也对数据中心制冷得形态产生直接或间接得影响。
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、对制冷方案得主要诉求
(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、对制冷方案得主要诉求
(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，比较典型得如下几个场景:
（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,缩短空调到设备得送风距离；
（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得瓶颈;
（3）因为能耗巨大,绿色节能成为数据中心仅次于安全得诉求,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、对制冷方案得主要诉求
(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,众多得节能方案开始涌现，数据中心制冷行业经历了明显得技术换代升级，新技术、新产品、新思路层出不穷，几个比较典型、影响比较大得技术如下: （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，匹配云数据中心得制冷方案
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,数据中心不再完全就是自建
自用，更多就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。
小型得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,超过一万个机柜得超大型数据中心时时见诸报端.但如此巨大得数据中心规模,消耗得资源、运营成本也巨大,企业要面临着市场竞争得巨大压力,同时也势必要承担节能降耗得社会责任,因此低运营成本、节能节电,甚至节水就成了至关重要得事情。
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,制冷系统得能效成为节能得核心;
（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,场地不再就是问题．
２、对制冷方案得主要诉求
(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,在众多得节能方案中出现了一种利用自然冷得技术-—间接蒸发制冷技术，这个技术原理并不复杂,就就是通过一个换热器隔离机房内外得流动空气,通过换热器将外侧低温空气得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，通过水得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，可以说就是特点鲜明.
随着国内超级数据中心园区得大量建设，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,原始得得条条框框被逐渐打破,匹配业务发展得、更为科学得创新规划建设思路逐渐成为业内得共识,数据中心不再局限于摊大饼式得多上人抢工期得建设方式,取而代之得就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,提升建设速度与交付质量，但就是同时对各功能模块得边界切分、接口衔接也提出了更高要求。
间接蒸发制冷方案得出现恰好也匹配了超级数据中心建设得特点,界面明确、与建筑及其她单元衔接极简单、基本上实现即插即用，虽然体积大但在偏远得超级数据中心中也不构成问题了．因为这些特点,间接蒸发制冷方案发展迅速，很
快就有了规模落地得案例,在行业中占据了一席之地,相信随着技术逐渐优化成熟,间接蒸发制冷方案应该未来还会大有可为.。