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摘要：在制冷空调系统的末端，经过多年的技术发展，在新时代，云计算技术的应用控制服务器正在高速发展，高功率和高密度。由于传统数据中心制冷系统的终端空调形式主要针对低功耗服务器，因此很难适应云计算的发展趋势。在2017年，一所具有数据中心的大学，在数据中心内建立了一个科技示范项目，在适用于高功率服务器的冷却空调形式的末端，应用热管空调技术，PUE值小于1.20。在现有设备的基础上，数据中心可以参考示范项目的空调形式，并对高密度服务器室提出优化建议。
关键词：数据中心；水冷空调；空调末端；设备优化
前言
在云计算普遍的广泛使用下、云计算产业飞速发展背景下，建立一个绿色数据中心、实现节能减排，这是近年来学术界和产业界关注的一个重要话题。如何将数据处理中心变成一个位于云计算中心的传统的数据中心，这是一个非常紧迫的任务，这是一项必须解决的紧迫任务。传统数据中心制冷系统的末端空调形式主要面向低功率服务器，很难适应云计算发展趋势。在2017年某高校的某数据中心内建立一个应用热管空调技术的机房示范项目，使用了与PUE有关的热管设备。该数据中心结合现有设备，借鉴末端空调形式，提出针对高密度服务器机房的优化建议。
1 数据中心现有制冷设备
1.1 现有制冷系统
某中心使用冷却的离心冷水器作为冷源，以确保全年数据室的冷却。安装4套（3和1个备用）制冷装置1150RT。每一个制冷机组都有1个离心式冷水器，1个热交换器，1个冷却水泵，1个闭式冷却塔。冷却的冷却水系统采用循环设计，并将缺陷点与一个分段阀分开，以确保在一个故障点上正常运行。冰水系统使用一个固定的泵流量和一个可变的二次泵流量系统。为数据室、二次泵配UPS电源，提供4套冷水泵。
1.2 现有末端空调形式
在每个模块的房间里安装了10 + 2个计算机室的精确性机组。模块化机房的精确度机组采用了上下空气的空气流通方式，空气通过开放的地板直接进入冷通道区域。模块室的湿化采用湿膜加湿法，湿膜加湿器放置在模块室空调设备区。
2 示范工程采用的热管空调技术
在2017年，作为一个单位的数据中心参与了国家研发中心数据中心项目和冷却技术示范项目，并参与了示范项目的建设和测试。
一个项目建立了一个数据中心的示范项目，使用模块化的冷却系统和由项目团队开发的高效供电系统。在项目实施后，估计每年的PUE工作效率低于1.20，在此基础上，冷却率低于0.16，能源消耗比率低于0.04。示范项目是一些先进技术和理论创新的完整体现。它是一个领先的国际数据中心示范点。
2.1 示范项目制冷系统
冷却系统使用一种由氟化热管组成的节能空调系统。热综合筒氟是使用空调空气利用不同室内和室外空气温度蒸发，通过封闭和冷凝液形成平衡工作动力、利用小小的自然环境温差将室内的热量有效传递到室外，维持机房内部良好的工作热环境的节能排热设备。
2.2 末端空调形式
2.2.1 采用热管背板系统
该示范项目包括六列机柜，其中E和F被归类为高密度机柜，最小容量为6千瓦，最大容量为12千瓦。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这两个空调终端使用的是热管背板空调与专用的通信机柜相结合的热管的热量。热管依赖于内部工作流体的相位变化来实现热量的转移，工作流体的回流依赖于重力，而没有其他的力量是必需的。蓄热器的储层风扇可以自动调整速度，可以根据要求自动调整内部温度。该系统可靠性高，能耗低热管的背板冷却机具有高可靠性、高灵敏度和大量空气的特性，可以应用于不同密度热耗散的数据中心。
2.2.2 采用热管列间系统
在A-D演示室中，热管之间的空调系统被用来在机柜之间建立一个位置，并在柱子之间安装空调。为了改善机房的空气流动，减少局部热点和混合通风口的损失，提高热交换效率，热管以两排微模块的形式关闭。
2.2.3 末端空调形式的优缺点对比
根据不同类型的终端空调，在空调应用、安全、初始投资、监测成本和气流组织之间进行了全面的比较。该中心的最终精确度适应了低密度的机房，满足了一个4千瓦的冷却需求。然而，随着计算机产业的发展和诸如云计算等技术的广泛使用，计算机设备的热生产逐渐增加。热管后板和列间形式可以更好地抵抗高密度的储物柜。
3 根据数据中心现状对于高密度机柜机房的优化
本项目采用室内末端采用热管背板和热管列间相结合的形式，室外机采用风冷机组，整套设备采用全氟利昂系统，但室外机整体投资费用较高，而且室外机布局受楼顶区域限制。
为了优化高密度的机房，第一个考虑是将高密度的储物柜整合在一起，并将它们放置在一定数量的机房空间中，以进行优化。以最低限度的投资，你就能得到最好的结果。在优化过程中，考虑以下方面。
3.1 关于冷源的选择
该中心现有的制冷设备是一个冷却水冷却器，具有相对较大的冷却能力。封闭冷却塔的冷却效果优于全氟热管空调室外机。因此，在改进后，制冷系统的冷源仍然使用冷却器。可以用中间的热交换器来连接热管。
3.2 关于末端的选择
根据该中心目前的情况，已经修复了10个机房机柜，以取代列间空调，一些机柜必须拆除，安装了高功率的服务器，在列间空调数量增加，而服务器机柜的数量仍然是压缩的。列管空调末端也可采用吊顶式空，但吊顶的空调需要在地面和屋顶之间的距离超过4米。中心机房目前的高度不适合，调整吊棚高度所需的工作量相对较高，而吊顶空调可能会凝结水滴掉落。末端使用背板空调仅需在现有机柜外增加框架，将背板固定在框架之上，机柜厚度增加约200毫米，施工简单，适合规划中的高密度机房使用。
3.3 中间换热器的相关要求
根据冷源的选择，必须增加一个中间的热交换器。中央热交换器的底部和加热管的后部板的顶部，必须与高度的不同相对应。在同一层上安装了中间的热交换器和后板，必须安装在机房和走廊的隔板上，中间的热交换器和连接的冰水管道不应进入机房。该热交换器的建造采用了一种不同的形式。每一个船尾都配备了一组冷凝器。冷凝器采用双系统结构，每个冷凝器分为两个冷却系统：冷凝器A和冷凝器B。
3.4 冷冻水管路设计
数据中心动力站接出4根DN350的主干管，供水管线形成环路，在需使用热管末端的机房外预留DN125供、回水接口；根据机柜数量，机房外预留接口为10供10回，根据机房设计，每个机房需配置20个中间换热单元，为避免单点故障，需要将2根供水及2根回水管路分别做成环路，连接4个中间换热单元，为中间换热器提供冷冻水的供/回水，实现管路冷冻水系统双管路备份系统。
结语
随着云计算技术的密集使用，服务器逐渐转向高密度和高密度。传统数据中心制冷系统的终端空调系统不能解决高密度服务器的热耗散需求。这篇文章分析了不同类型的空调终端的优点和缺点，考虑了现有的制冷系统的使用，空调系统的可行性，建议使用冷却水冷却器，使用中间的热交换器优化
主要参考文献
[1]邓维，刘方明.云计算数据中心的新能源应用：研究现状与趋势[J].计算机学报，2013（3）：583-598.
[2]王建民，曹继业，赵世萍.自由冷却技术在大型数据中心制冷系统中的设计原理[J].信息与电脑，2013（9）：117-118.
论文作者:江承明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/23
标签：数据中心论文; 空调论文; 热交换器论文; 热管论文; 机房论文; 机柜论文; 高密度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第15期论文;