数据中心(IDC机房)空调冷却系统分类及散热特点
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数据中心(IDC机房)空调冷却系统分类及散热特点
合理、有效、最大化利用室外天然自然冷源,降低空调系统的能耗、提高空调系统全年运行效率是空调系统设计建设的基本原则。
在满足服务器设备正常安全运行需要的空气温度、湿度、洁净度的条件下,空调系统的冷却热交换环节少、各环节换热效率高、换热距离短,快速地把服务器散热带出机房,是数据中心选择空调冷却系统形式、提高冷却效率的关键,也是今后数据中心冷却系统发展的方向。
1、数据中心机房的散热特点
数据中心机房内服务器设备散热属于稳态热源,服务器全年不间断运行,这就需要有一套全年不间断运行的空调冷却系统,把服务器散热量排至室外大气或其他自然冷源中。
为保证服务器的冷却需要,即使在冬季也需要提供相应的冷却系统运行。
随着IT 技术的不断发展,机柜的功率密度不断提高。
几年前,服务器机柜功率大多在1~2kW/机架,现在绝大多数数据中心的服务器功率达到了5~6kW , 最高的功率已高达35kW/机架,随着未来服务器技术进步,其功率密度还将进一步提高。
因此,数据中心需要根据数据中心功率密度的不同,同时考虑到建筑规模、负荷特点、当地气候条件、能源状况、节能环保要求等因素,综合比较后确定合理的空调冷却系统。
2、数据中心冷却系统组成
数据中心空调冷却系统由空调末端设备、输配系统、冷源部分以及控制系统等几部分组成。
3、数据中心冷却系统冷源
冷源分为自然冷源和人工冷源两大类,任何冷却系统在设计建设运行中,条件许可时应首选自然冷源,自然冷源不满足冷却需要时,才采用人工冷源。
在现有的冷却系统中,除了芯片级冷却方式采用纯自然冷源外,其他冷却系统一般采用相结合的方式,自然冷源和人工冷源在系统中相互融合配合使用。
4、数据中心冷却系统冷量输配
空调系统冷量输配系统是冷源和末端之间能量交换的一个桥梁和渠道,通过流体(物质)的转运与分配,把冷源设备产生的冷量输送到空调末端,通过末端的热交换带走机房的IT 设备产生的热量。
不同的空调系统形式,空调系统冷量输配系统介质和方式不同。
按冷却末端空调设备形式划分,主要分为风冷、水冷及热管空调。
风冷空调(直膨式):空调末端多采用风冷机房专用空调设备,其冷量输配形式是制冷工质通过制冷剂管道进行输配。
一般适用于房间级和行(列)间级。
水冷空调:冷量输配系统由水、管网、水泵组成。
以水为载冷剂,通过水管网将冷水机或自然冷源的冷量输送至空调末端的蒸发器,通过室内空调机的换热交换,带走IT 备的散热。
一般适用于房间级和行(列)间级。
热管空调:其冷量输配形式由两部分组成,第一部分由水、管网、水泵组成;第二部由冷量分配单元冷媒管网组成。
主机或自然冷源的冷量由第一冷量输送系统至冷扯分配单元,再通过第二冷撮输配系统将冷量从分配单元输送至热管型空调末端蒸发器。
适用于房间级、行(列)间级、机柜级、芯片级。
为满足数据中心机柜散热的需求,空调冷却系统的末端设备种类比较多,随着数据中心IT设备的发展,还会产生出新型空调冷却系统末端设备。
冷却系
统的末端设备要求采用大风量小焓差的设计理念,实现干工况运行,减少再热及加湿的能源消耗。
按其布置位置和冷却区域,空调末端分为:芯片级(以处理一组芯片或者一台服务器的散热量为目的)、机柜级(以处理一台机柜的散热量为目的,一般装在服务器的背板,也称背板空调)、行(列)间级(以处理一列的多台服务器的散热量为目的)、房间级(以处理整个机房内的服务器的散热量为目的)。
从房间级空调、行(列)间级空调、机柜级空调到芯片级空调,与被冷却的对象(服务器和主要IT 元器件)越来越接近,冷却效率越高。