广州数据中心，背板空调在数据中心机房中有什么应用

随着国家信息化水平的不断提高备案域名、数据业务快速发展广州数据中心，数据中心密度越来越高，机房中集成度 高、能耗大的数据单架设备大量增加，机房的冷却与节能面临严峻挑战。提出了一种可以解决 高密度机架散热问题，同时能够有效降低机房PUE值的新型背板空调，因其具有可改善机房内设备布局、更好的利用新风等优点，或将为未来数据中心的建设带来巨大变革。广州数据中心，背板空调在数据中心机房中有什么应用近十年来，服务器功耗增加了约15倍，单机架的功耗提高了近10倍，过去单机架功耗为2~3kW，现在却往往高达20~30kW。这一切都造成机房内部发热量急剧增加，给解决高密度数据中心散热问题带来了严峻的挑战，对空调系统提出更高的要求，而背板空调的出现很好地解决了机房高密度以及机房局部过热的问题。下面就由广州莱安智能化系统开发有限公司来介绍一下：背板空调由安装在机架背面的冷却盘管、提供冷源的制冷机组和冷却水系统组成。根据使用的载冷剂不同，可以分为水冷背板与热管背板(氟利昂为载冷剂)。上图分别为水冷背板与热管背板的系统原理图。 水冷背板因为采用了水作为载冷剂，而水资源相对比较丰富，所以投资更省；水冷背板比热管背板减少了一次换热，效率更高。但因为冷冻水进入了机房内，机房的风险变高。若采用水冷背板，进入数据中心机房内所有的水管必须采用焊接，以降低水患的风险。 热管背板因为采用氟利昂作为载冷剂，所以投资偏高，又多了一次换热，系统效率略低。当然由于水不进机房，机房的安全性更高。背板空调的优点 1、冷水机组可采用高温水运行，系统更节能 传统的冷冻水空调系统中空调的供、回水温度为7~12℃，末端空调的送风温度约为15~16℃，回风温度约为25~26℃；末端空调的显热比仅为85%左右，而数据中心的冷负荷，基本都是显热负荷，这导致整个空调系统的运行效率偏低，提高冷冻水供、回水温度已成为业界的共识。 背板空调因为更贴近热源，服务器排风口的温度更高(以进风25℃为例，服务器排风可达35℃)；这为大幅提高冷冻水供、回水温度提供了条件。 冷冻水供、回水温度每提高1℃，冷水机组的COP值可以提高3%左右。冷冻水供、回水温度的提高，可以大幅增加冷却塔供冷的使用时间。以南京地区为例，如果将冷冻水供、回水温度从7~12℃提高到16~21℃，冷却塔供冷的使用时间会增加1倍多，大幅降低了数据中心机房的PUE值。2、增加了机房的利用率 背板空调因不需要设置空调机房，机房利用率可以提高20%以上。图4、5为不同空调形式下的机房平面。3、避免了局部热点 目前，很多数据中心机房因为主设备负荷不均匀、末端空调布置不合理、送回风气流组织不畅等原因，经常会出现局部的热点，影响机房的使用。图6展示了某机房因空调送风不合理导致的局部过热情况。背板空调因为安装在每个机架的背面，一对一冷却服务器机架能够有效地解决局部机架过热的问题。4、解决高密度 目前，数据中心机房的平面规划受到末端空调的冷量、风量的限制，以及送风距离的限制，单机架的功耗只能很小，对于高密度机架无能为力；但背板空调采用高效的换热器，而且针对每个机架进行供冷，冷却能力大幅提高；目前，单背板空调的制冷量达20~30kW。背板空调为IDC机房带来的改变1、机房布局的改变 现 在规划数据中心机房时，为了更好的冷却效果，机架采用“面对面、背对背”摆放，形成冷、热通道。 未来数据中心机房采用背板空调时，所有的通道都变成了冷通道；机架不再需要采用“面对面、背对背” 摆放，可采用顺序摆放，见下图。同时，由于背板空调突破了传统空调对于送风距离的限制，数据中心机房的布置可以更灵活。 背板空调采用水平送风方式，可以取消架空地板，降低层高，节约数据中心机房的土建成本。 背板空调的使用对于未来数据中心的平面布局 将带来大的变革。2、新风的利用 传统的数据中心，如果采用全新风运行，需要大量引入新风；鉴于目前国内的环境较差，过滤等级较高，需要投入较大的新风建设和维护费用。背板空调新风引入方案新风运行模式下的新风量计算公式： L=Q/(0.27×ρ×Δh) (1) 式中：Q为机房冷负荷，W； ρ为空气密度(1.18kg/m3)；Δh为机房进、排风的焓差，kJ/kg；L为总送风量，m3/h。当采用背板空调的时候，机架可以顺序摆放，引入新风量只要满足第一列机架散热需求即可，为更好地利用新风提供条件。 根据TIA942-2(c)-2010、ASHRAE标准(2008版)的规定，机架进风温度为18~27℃。假设机房的环境温度为25℃，当室外空气经过滤、加湿处理后低于25℃时，室外的新风即可引入室内。引入的室外新风，顺序通过每列机架，大幅降低了新风的引入量和新风处理的成本。 需要关注的问题 1、湿度控制问题 背板空调不具有加湿功能，某些厂家的背板空调采用高温水运行不具有除湿的能力；这就需要在机房配置相应的设备来进行数据机房的湿度控制。2、备份问题 传统的末端空调按N X来配置，对于背板空调，如何进行冗余配置，很重要。背板空调安装在每个机架的背板，复用度较差；冗余量过大，会增加投资；冗余过小，则可能在一个系统故障时，出现局部过热问题。3、机房的美观 采用背板空调的机房，因为所有的水管或冷媒管都要接到每个机架，管线比较多，怎样使得管线更整齐、美观，是今后背板空调使用必须要考虑的问题。 小结：与常规机房所使用的风冷空调相比，背板空调的换热设备更贴近热源，为提高冷冻水的供回水温度、进而提高空调的COP值提供了更大的可能性，同时，由于不需要设置空调机房，机房的利用率得到了很大的提升。 此外，背板空调在实现高密度机房和避免机房局部热点问题等方面也具有明显的优势。如若能够解决其处理机房环境的湿度的问题并完善空调备份方法，它必将在数据中心机房空调领域中得到广泛的应用。