數(shù)據(jù)中心新型末端產(chǎn)品對比

-.z.數(shù)據(jù)中心新型末端產(chǎn)品比照一、概述數(shù)據(jù)中心是一整套復雜的設施。它不僅僅包括計算機系統(tǒng)和其它與之配套的設備〔例如通信和存儲系統(tǒng)〕，還包含配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等多種根底設施系統(tǒng)。其中，制冷系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心是耗電大戶，約占整個數(shù)據(jù)中心能耗的30~45%。降低制冷系統(tǒng)的能耗是提高數(shù)據(jù)中心能源利用效率的最直接和最有效措施。制冷系統(tǒng)也隨著數(shù)據(jù)中心的需求變化和能效要求而不斷開展。近年來，數(shù)據(jù)中心新型末端不斷得到廣泛應用，常見的有熱管背板、冷凍水列間、冷水前面/背板等。新型末端更加貼近發(fā)熱源，制冷效率更高。本文主要從產(chǎn)品性能、平安可靠性、造價及施工等幾個方面對局部新型末端及傳統(tǒng)機房產(chǎn)品進展比照。二、產(chǎn)品原理簡介1列間空調(diào)列間空調(diào)屬行級空調(diào)，其設計初衷是熱排風吸收器，將效勞器的熱排風就地收集，降低溫度并將熱量傳遞到室外。其外觀設計與機柜一致，緊靠熱源放置，大大縮短了送風路徑和風壓，降低能耗。列間空調(diào)制冷方式有直膨風冷列間、列間冷凍水和列間熱管三種形式。其各自制冷原理如下。1.1直膨風冷列間直膨風冷列間空調(diào)制冷原理與直膨式風冷機房空調(diào)原理一樣，只是室內(nèi)機的構(gòu)造型式發(fā)生了變化。風冷列間分為室內(nèi)機和室外機兩局部，主要包含壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流元件等，常見制冷量規(guī)格有25kW和35kW兩種規(guī)格。1.2列間冷凍水冷凍水列間空調(diào)制冷原理與冷凍水機房空調(diào)制冷原理一樣，采用冷水主機集中供冷，冷凍水列間為末端，常見制冷量規(guī)格有20kW、40kW和60kW。1.3列間熱管列間熱管空調(diào)與列間冷凍水相比，增加了中間換熱器，室內(nèi)末端為制冷劑循環(huán)，制冷劑在列間熱管換熱器內(nèi)吸熱蒸發(fā)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，沿銅管路上升到室外冷凝器，在冷凝器內(nèi)冷凝，冷凝后的液態(tài)制冷劑在重力的作用下，供向列間熱管底部，如此循環(huán)實現(xiàn)制冷，防止了水入機房。冷凝器通常為板式換熱器或殼管式換熱器，其冷源由冷水主機或帶自然冷源的冷卻塔提供，冷凝熱最終經(jīng)冷卻塔排放到環(huán)境中。2熱管背板空調(diào)熱管背板安裝于機柜反面，主要包括換熱器、風機、構(gòu)造件、連接收路和控制器等部件。熱管背板在制冷原理上沒有壓縮機或其他泵作為冷劑循環(huán)動力，屬重力熱管。制冷劑在熱管背板換熱器內(nèi)吸熱蒸發(fā)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，沿銅管路上升到室外冷凝器，在冷凝器內(nèi)冷凝，冷凝后的液態(tài)制冷劑在重力的作用下，供向熱管背板底部，如此循環(huán)實現(xiàn)制冷。冷凝器通常為板式換熱器或殼管式換熱器，其冷源由冷水主機或帶自然冷源的冷卻塔直提供，冷凝熱最終經(jīng)冷卻塔排放到環(huán)境中。3冷水前門/背板空調(diào)將表冷器設置于機柜前門內(nèi)部，將冷凍水送到各個冷水前門的表冷器內(nèi)部，根據(jù)機房環(huán)境溫度，即機柜的進風溫度和出風溫度，自動調(diào)節(jié)冷水前門風扇的轉(zhuǎn)速，控制機柜內(nèi)部的制冷量的輸送，到達制冷的效果。冷水背板氣流組織如下列圖左所示，為吸風式構(gòu)造，機房環(huán)境為冷環(huán)境；冷水前門氣流組織如下列圖右所示，為吹風式構(gòu)造，機房環(huán)境為熱環(huán)境：三、新型末端產(chǎn)品比照1、熱負荷計算為便于產(chǎn)品比照，本文將以具體機房為案例進展具體比照。以一個長21.45m，寬12.3m的機房為例，面積約為264m2，機柜數(shù)量按110個計算。單機柜平均運行功耗為5kW，按8列進展布置。機房熱負荷計算：按照空調(diào)設計中負荷計算的要求，準確空調(diào)負荷確實定方法如下：機房主要熱量的來源：機柜設備負荷、機房照明負荷、建筑維護構(gòu)造負荷、其他。熱負荷分析：機柜設備熱負荷：Q1=P*η1*η2*η3Q1：機柜設備熱負荷P：機柜設備總功耗η1：同時使用系數(shù)η2：利用系數(shù)η3：負荷工作均勻系數(shù)通常，η1、η2、η3取0.7—0.8之間考慮制冷量冗余，η1*η2*η3取值為0.8。照明設備熱負荷：Q2=C*SS：機房面積C：單位面積照明功耗根據(jù)國家標準"計算站場地技術(shù)要求"要求，機房照度應大于2001*，其照明功耗大約為20w/m2，后面的計算中以此為依據(jù)計算。圍護構(gòu)造傳導熱Q3=K*SK：圍護構(gòu)造熱負荷系數(shù)〔按150w/m2進展計算〕S：機房面積其他熱負荷除上述熱負荷外，在機房內(nèi)使用的其他設備、人員流動、新風換熱等理應也計算熱負荷。由于這些熱負荷具有不確定性，為簡化計算，該熱負荷不參與計算。據(jù)機房熱負荷計算：Q1=P*η1*η2*η3=5*110*0.8=440kWQ2=C*S=20*264/1000=5.28kWQ3=K*S=150*264/1000=39.6kW機房總熱負荷Q=Q1+Q2+Q3=440+5.28+39.6=484.88kW≈485kW2產(chǎn)品性能比照2.1各產(chǎn)品配置方案采用風冷列間空調(diào)如采用風冷列間空調(diào)，選用CR025EA列間空調(diào)，制冷量約25kW。根據(jù)熱負荷情況，需要配置485/25≈20臺列間空調(diào)。按4個冷通道設計，考慮每2列機柜形成1個冷通道。每個冷通道內(nèi)單臺空調(diào)發(fā)生故障時，其余空調(diào)能滿足整個冷通道的制冷需求，即每個冷通道需冗余1臺空調(diào)。該機房共8列、4個冷通道，共需要配置24臺列間空調(diào)，每個冷通道6臺列間空調(diào)。采用冷凍水列間空調(diào)如采用冷凍水列間空調(diào)，選用CR025EC列間空調(diào)，制冷量約28kW。根據(jù)熱負荷情況，需要配置485/28≈18臺列間空調(diào)。按4個冷通道設計，考慮每2列機柜形成1個冷通道。每個冷通道內(nèi)單臺空調(diào)發(fā)生故障時，其余空調(diào)能滿足整個冷通道的制冷需求，即每個冷通道需冗余1臺空調(diào)。該機房共8列、4個冷通道，至少需配置22臺列間空調(diào)。采用熱管列間空調(diào)如采用熱管列間空調(diào)，制冷量約21kW。根據(jù)熱負荷情況，需要配置485/21≈23臺列間空調(diào)。按4個冷通道設計，考慮每2列機柜形成1個冷通道。每個冷通道內(nèi)單臺空調(diào)發(fā)生故障時，其余空調(diào)能滿足整個冷通道的制冷需求，即每個冷通道需冗余1臺空調(diào)。該機房共8列、4個冷通道，至少需配置27臺列間空調(diào)。采用熱管背板空調(diào)如采用熱管背板空調(diào)，單背板額定制冷量5kW，最大制冷量10kW。每個機柜后門安裝一套熱管背板空調(diào)，共需安裝110套熱管背板空調(diào)。采用冷水背板空調(diào)如采用熱管背板空調(diào)，單背板額定制冷量5kW，最大制冷量10kW。每個機柜后門安裝一套熱管背板空調(diào)，共需安裝110套熱管背板空調(diào)。2.2各產(chǎn)品性能比照以風冷列間空調(diào)為根底，通過以上比照，新型末端中采用熱管背板或水冷節(jié)能率最高，兩者節(jié)能率也十分接近。采用熱管列間節(jié)能率低于冷凍水列間，且末端需求數(shù)量也更多。3末端產(chǎn)品平安及可靠性比照熱管背板和熱管列間，具有高顯熱比運行、水不進機房等優(yōu)勢，但熱管背板在備份和成熟度上優(yōu)于熱管列間。冷凍水列間和冷水背板都存在水進機房的問題，需要充分做好防水措施。冷凍水列間應用更為成熟，雖然在備份方面弱于冷水背板，但即使泄漏不會立即影響到機柜內(nèi)效勞器，在平安性上優(yōu)于冷水背板。4產(chǎn)品造價比照從產(chǎn)品造價來看，熱管列間因其制冷效率低于冷凍水列間，設備需求數(shù)量更多，且需要封閉冷通道，總體造價最高。冷水背板因不涉及冷通道封閉和CDU，水路施工本錢相對較低，總體造價最低。四、總結(jié)通過以上分析比照，可得出以下幾點結(jié)論：冷凍水列間空調(diào)，產(chǎn)品成熟度較高，節(jié)能率也較高，在平安可靠性等方面無明顯缺點，安裝較為簡單，在未來市場上應將具有較大的市場占有率；熱管列間除在產(chǎn)品平安性方面具有一定優(yōu)勢外，在產(chǎn)品性能、造價等方面具有較大弱勢。與列間類產(chǎn)品