淺析背板空調(diào)在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的應(yīng)用

雷樹濤

【摘要】 隨著科技信息技術(shù)水平的不斷提高，信息數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)得到了迅速的發(fā)展，不僅數(shù)據(jù)中心密度日益提高，而且，機(jī)房中集成度高、能耗大的數(shù)據(jù)單架設(shè)備也增加迅速，這導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心機(jī)房的冷卻與節(jié)能問(wèn)題受到了極大的挑戰(zhàn)。本文主要分析了背板空調(diào)的分類及其節(jié)能效果，并探討了在數(shù)據(jù)中心機(jī)房應(yīng)用背板空調(diào)應(yīng)注意的問(wèn)題，以期為數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)提供參考。

【關(guān)鍵詞】 背板空調(diào) 數(shù)據(jù)中心 中心機(jī)房

一、背板空調(diào)分類

背板空調(diào)由安裝在機(jī)架背面的冷卻盤管、提供冷源的制冷機(jī)組和冷卻水系統(tǒng)組成。根據(jù)使用的載冷劑不同，可以分為水冷背板與熱管背板（氟利昂為載冷劑）。水冷背板因?yàn)椴捎昧怂鳛檩d冷劑，而水資源相對(duì)比較豐富，所以投資更??；水冷背板比熱管背板減少了一次換熱，效率也更高。但因?yàn)槔鋬鏊M(jìn)入了機(jī)房?jī)?nèi)，機(jī)房的風(fēng)險(xiǎn)變高。若采用水冷背板，進(jìn)入數(shù)據(jù)中心機(jī)房?jī)?nèi)所有的水管必須采用焊接，以降低水患的風(fēng)險(xiǎn)。

熱管背板因?yàn)椴捎梅鹤鳛檩d冷劑，所以投資偏高，又多了一次換熱，系統(tǒng)效率略低。當(dāng)然由于水不進(jìn)機(jī)房，機(jī)房的安全性更高。

二、背板空調(diào)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 冷水機(jī)組可采用高溫水運(yùn)行，系統(tǒng)更節(jié)能

傳統(tǒng)的冷凍水空調(diào)系統(tǒng)中空調(diào)的供、回水溫度為7 - 12℃，末端空調(diào)的送風(fēng)溫度約為 15 - 16 ℃，回風(fēng)溫度約為 25- 26 ℃；末端空調(diào)的顯熱比僅為 85%左右，而數(shù)據(jù)中心的冷負(fù)荷，基本都是顯熱負(fù)荷，這導(dǎo)致整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率偏低，提高冷凍水供、回水溫度已成為業(yè)界的共識(shí)。背板空調(diào)因?yàn)楦N近熱源，服務(wù)器排風(fēng)口的溫度更高（以進(jìn)風(fēng) 25℃為例，服務(wù)器排風(fēng)可達(dá) 35 ℃），這為大幅提高冷凍水供、回水溫度提供了條件。冷凍水供、回水溫度每提高 1℃，冷水機(jī)組的 COP值可以提高 3%左右。冷凍水供、回水溫度的提高，可以大幅增加冷卻塔供冷的使用時(shí)間。

2.2 增加了機(jī)房的利用率

背板空調(diào)因?yàn)椴恍枰O(shè)置空調(diào)機(jī)房，因此，可以將機(jī)房的利用率提高 20%以上。

2.3 避免了局部熱點(diǎn)

目前，很多數(shù)據(jù)中心機(jī)房因?yàn)橹髟O(shè)備負(fù)荷不均勻、末端空調(diào)布置不合理、送回風(fēng)氣流組織不暢等原因，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)局部的熱點(diǎn)，影響機(jī)房的使用。背板空調(diào)因?yàn)榘惭b在每個(gè)機(jī)架的背面，一對(duì)一冷卻服務(wù)器機(jī)架能夠有效地解決局部機(jī)架過(guò)熱的問(wèn)題。

2.4 解決高密度

目前，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的平面規(guī)劃受到末端空調(diào)的冷量、風(fēng)量的限制，以及送風(fēng)距離的限制，單機(jī)架的功耗只能很小，對(duì)于高密度機(jī)架無(wú)能為力。但背板空調(diào)采用高效的換熱器，而且針對(duì)每個(gè)機(jī)架進(jìn)行供冷，冷卻能力大幅提高。目前，單背板空調(diào)的制冷量達(dá) 20 - 30 kW。

三、背板空調(diào)為 IDC 機(jī)房帶來(lái)的改變

1、機(jī)房布局的改變?，F(xiàn)在規(guī)劃數(shù)據(jù)中心機(jī)房時(shí)，為了更好的冷卻效果，機(jī)架采用“面對(duì)面、背對(duì)背”擺放，形成冷、熱通道。未來(lái)數(shù)據(jù)中心機(jī)房采用背板空調(diào)時(shí)，所有的通道都變成了冷通道；機(jī)架不再需要采用“面對(duì)面、背對(duì)背”擺放，可采用順序擺放。同時(shí)，由于背板空調(diào)突破了傳統(tǒng)空調(diào)對(duì)于送風(fēng)距離的限制，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的布置可以更靈活。

2、新風(fēng)的利用。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心如果采用全新風(fēng)運(yùn)行，需要大量引入新風(fēng)。鑒于目前國(guó)內(nèi)的環(huán)境較差，過(guò)濾等級(jí)較高，需要投入較大的新風(fēng)建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用。當(dāng)采用背板空調(diào)的時(shí)候，機(jī)架可以順序擺放，引入新風(fēng)量只要滿足第一列機(jī)架散熱需求即可，為更好地利用新風(fēng)提供條件。根據(jù)TIA942-2（c）-2010、ASHRAE 標(biāo)準(zhǔn)（2008 版）的規(guī)定，機(jī)架進(jìn)風(fēng)溫度為 18 - 27℃。引入的室外新風(fēng)，順序通過(guò)每列機(jī)架，大幅降低了新風(fēng)的引入量和新風(fēng)處理的成本。

四、背板空調(diào)在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中應(yīng)用時(shí)需注意的問(wèn)題

1、濕度控制問(wèn)題。背板空調(diào)不具有加濕功能，某些廠家的背板空調(diào)采用高溫水運(yùn)行不具有除濕的能力，這就需要在機(jī)房配置相應(yīng)的設(shè)備來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)機(jī)房的濕度控制。

2、備份問(wèn)題。傳統(tǒng)的末端空調(diào)按 N+X 來(lái)配置，對(duì)于背板空調(diào)，如何進(jìn)行冗余配置，很重要。背板空調(diào)安裝在每個(gè)機(jī)架的背板，復(fù)用度較差；冗余量過(guò)大，會(huì)增加投資；冗余過(guò)小，則可能在一個(gè)系統(tǒng)故障時(shí)，出現(xiàn)局部過(guò)熱問(wèn)題。

3、機(jī)房的美觀。采用背板空調(diào)的機(jī)房，因?yàn)樗械乃芑蚶涿焦芏家拥矫總€(gè)機(jī)架，管線比較多，怎樣使得管線更整齊、美觀，是今后背板空調(diào)使用必須要考慮的問(wèn)題。

五、結(jié)語(yǔ)

與常規(guī)機(jī)房所使用的風(fēng)冷空調(diào)相比，背板空調(diào)的換熱設(shè)備更貼近熱源，為提高冷凍水的供回水溫度、進(jìn)而提高空調(diào)的 COP 值提供了更大的可能性，同時(shí)，由于不需要設(shè)置空調(diào)機(jī)房，機(jī)房的利用率得到了很大的提升。此外，背板空調(diào)在實(shí)現(xiàn)高密度機(jī)房和避免機(jī)房局部熱點(diǎn)問(wèn)題等方面也具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

參 考 文 獻(xiàn)

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[2]劉書浩，張海濤，黃良趙，陳文婷，李敏華，黃浩亮，陳華，謝春輝，王鵬. 數(shù)據(jù)中心熱管背板空調(diào)應(yīng)用實(shí)測(cè)研究——機(jī)房空氣流場(chǎng)分析[J]. 制冷與空調(diào)，2015，02：51-56.