企业数据中心建设实践之制冷系统设计要点浅谈.docx

◆ 何晓梅冯梅李捷柴永财摘要： 本文从企业数据中心建设和管理实践出发，针对数据中心建 设中制冷系统规划设计阶段所关注的要点问题，通过对国际上数据中心建 设最佳实践、企业数据中心建设特点以及对运行维护的影响等方面进行分 析，提出作者的思考和观点，并与业界同行一同探讨。关键词：数据中心；制冷系统；规划设计；可用性；节能时应根据数据中心建设规模、所在地理位置、采用的节能目标以及运行维护的难易程度等因素综合考虑。 从设备部署上看，风冷由多个独立的制冷剂回路组成， CRAC机组与室外冷凝器之间的管路长度是有限制的， 通常在60米左右，对于大型数据中心，由于建筑体量、 CRAC数量以及冷凝器数量较大，很难满足管线距离的 要求。因此中小型数据中心多采用风冷，而大型数据中 心一般采用水冷。从系统可靠性上看，风冷制冷回路独 立的特点使制冷系统整体风险分散，高可用性成本也较 低。而水冷系统采用集中式的架构，冷水机组或管线的 故障对整个系统影响较大，高可用性成本投入较大。从 节能措施上看，风冷采用电制冷，利用节能措施的可能 性较小，虽对水的消耗较小，但总体能耗较高。而水冷 系统可以利用自然环境采用自然制冷措施，节能空间较 大。从日常维护上看，风冷系统日常维护量较小，而水 冷系统需要对管线、泵和阀门维护工作量较大，特别是 对水质的维护，需要进行防腐、防细菌、除垢等特殊的 维护操作。另外，水冷系统日常水的消耗较大，对于水 资源短缺的地区，要慎重考虑。2.2制冷系统气流组织的设计。数据中心的气流组 织设计关系到制冷系统的制冷效率、IT设备的制冷效果 以及节能降耗的效果。根据ASHRAE的气流组织最佳实 践，在建筑结构允许的情况下，应采取机柜冷热通道布 置，下送风，专门的回风吊顶上回风，气流组织形式见 下图：这种气流组织能够使冷热气流得到很好的隔离，减 少冷热气流的混合，提高制冷系统的工作效率。在进行 设计时还有一些关键点需要仔细考虑。一是地板高度的选择，在国标GB50174-2008中规 定，架空地板高度不能低于40公分，而ASHRAE的设计一、引言制冷系统是数据中心的关键子系统，它不仅关系到 数据中心稳定运行，同时也是实现数据中心节能降耗， 建设绿色数据中心的重要环节。由于制冷系统的能耗约 占数据中心整体能耗的38%，降低能耗的潜力很大。国 际上许多数据中心建设公司、组织致力于制冷系统节能 的研究，比较有代表性的是美国采暖、制冷与空调工程 师协会（ASHRAE）下属的TC9.9工作组专门从事数据 中心节能降耗的研究，提出了许多先进理念、先进技 术、最佳实践以及相关标准。制冷技术对于建筑行业来 说是一个相对成熟的技术，但为数据中心IT设备制冷与 为建筑物内的人员制冷相比，还是存在较大的差异，因 此，在制冷系统的设计理念上以及实现技术上都存在较 大的不同。制冷子系统也是数据中心建设中技术发展较 快的一个子系统，新的理念和技术不断涌现。在数据中 心规划设计阶段，许多影响制冷系统设计的因素需要企 业根据数据中心所在地理位置的气候条件、数据中心可 用性等级、IT设备的功率密度特点以及拟达到的节能指 标等多种因素综合考虑，并做出合理的选择。二、制冷系统设计2 . 1 制 冷 系 统 的 选 择 。 制 冷 系 统 通 常 分 为 风 冷 型 和 水 冷 型 两 大 类 。 所 谓 风 冷 系 统 是 指 采 用 直 接 膨 胀（DX）型CRAC机组制冷的系统，它一般有多台配独 立制冷剂回路的制冷剂压缩机、空气过滤器、加湿器、 冷凝器以及配备远程监视屏和远程接口的集成控制系 统。水冷系统指由采用冷水机组制冷的系统，它由水冷 型CRAC机组、冷水机组、供冷管线、冷却塔以及相应 的泵阀组成。水冷与风冷各有优缺点，在数据中心设计 SYS PRACTICE 系统实践 列机柜进行冷热通道封闭，形成一个服务器POD，对冷热气流进行严格的隔离，根据国外的实施经验，采用 POD的方法可以支持机柜密度高达15kw。在设计时有 封闭冷通道或封闭热通道的不同选择，其优缺点对比详 见下表。推荐不能小于60公分。更高的空间高度有利于获得更均匀的压力分布。对于大型数据中心，我们建议地板高度 要在90公分之上。另外，设计时应避免地板下的障碍物 影响送风通路，如果选择下走线的布线方式，应将布线 线槽或桥架放置在热通道之下。二是对气流的管理，为了提高制冷系统的工作效 率，设计时必须重视对于气流管理的细节，包括减少密 封地板上的电缆出口，改善地板铺装工艺，减少冷气的 泄漏；机柜未使用空间使用盲板进行封堵，机柜底部和 机柜之间空间的封堵，防止气流短路。三是回风途径的控制，IT设备排出的热空气需要通 过房间或通过上部的回风空间或风管回到CRAC机组。 在设计过程中必须特别注意 “回风移动”的途径，包