機房專用空調(diào)在數(shù)據(jù)中心的冷卻技術(shù)應(yīng)用

隨著人工智能、機器學習、高性能計算、數(shù)據(jù)分析等高功率密度應(yīng)用的增長，也為現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心帶來了新的冷卻散熱需求，混合冷卻精密空調(diào)解決方案應(yīng)運而生，并采用多種冷卻技術(shù)提供特定的機架級甚至芯片級冷卻。

提供順應(yīng)發(fā)展趨勢的冷卻解決方案

冷卻技術(shù)的應(yīng)用必須順應(yīng)當前的數(shù)據(jù)中心發(fā)展趨勢。

1?一些數(shù)據(jù)中心的規(guī)模正日益龐大。如今電力容量10兆瓦以上的數(shù)據(jù)中心項目并不罕見。冷卻技術(shù)必須實現(xiàn)大限度地延長正常運行時間、降低成本、提高效率，以及加快上市的目標。

2?此外，還有一些數(shù)據(jù)中心的規(guī)模正在變小。邊緣數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用和數(shù)量呈爆炸式增長，并且越來越重要，需要有效冷卻機房專用空調(diào)解決方案確?？捎眯裕瑫r還要提供主要數(shù)據(jù)中心的效率效益。由于邊緣數(shù)據(jù)中心設(shè)備通常是無人值守或是“熄燈”設(shè)施，因此遠程熱監(jiān)測和控制是保障正常運行時間和維護的關(guān)鍵因素。

3?數(shù)據(jù)中心的環(huán)境溫度正在升高。《ASHRAE2016熱指南》將讓數(shù)據(jù)中心溫度范圍從18℃（64.4℉）升高到27℃（80.6℉）。這提供了更多的冷卻選擇，并有可能減少運營支出和資本支出。但是必須記住，數(shù)據(jù)中心的可靠性和可用性仍然是重要的指標。

4?在某些城市和地區(qū)，擴建數(shù)據(jù)中心不是向外橫向擴展，而是向上擴展建設(shè)多層建筑。例如，舊金山、倫敦、東京、新加坡和香港等高密度人口地區(qū)的房地產(chǎn)成本促使數(shù)據(jù)中心需要向上擴展而不是橫向擴展。數(shù)據(jù)中心建筑高度與特定的冷卻技術(shù)直接相關(guān)。冷凍水解決方案適用于多層建筑（三層或以上）。這意味著雖然水冷技術(shù)并不是數(shù)據(jù)中心運營商的方案，但由于當前許多泵送制冷劑的冷卻解決方案受到高度限制，因此需要水冷技術(shù)。

如果條件允許，數(shù)據(jù)中心可以使用泵送制冷劑技術(shù)，采用這種冷卻技術(shù)可以提供1.05至1.2的能源使用效率（PUE），并且每MW的電力容量節(jié)省數(shù)百萬加侖的水來增加價值。新的冷卻技術(shù)可以根據(jù)應(yīng)用情況將泵送制冷機組的節(jié)能率提高50%，并應(yīng)用在中低等環(huán)境條件中，根據(jù)室外溫度和負載量來節(jié)省更多的能源。此外，還可以通過添加制冷單元來增加容量，從而使其成為一個可擴展的冷卻解決方案。

但是如果受到了建筑物的高度限制，采用水冷技術(shù)可以提供靈活的冷卻措施。但是，采用水冷解決方案會帶來額外的成本問題，例如需要安裝管道系統(tǒng)、集中式冷水機組和冷卻塔，還有防止管道泄漏和腐蝕的維護成本。

其次，如果在水量相對稀少或成本高昂的地區(qū)，使用水冷技術(shù)將大量增加冷卻成本。隨著數(shù)據(jù)中心設(shè)施對于可持續(xù)性的承諾和時間的推移，每兆瓦數(shù)百萬加侖水的使用量實際上也是一個難題。

5?靈活性是大型數(shù)據(jù)中心體冷卻系統(tǒng)的關(guān)鍵特性，通常采用非高架地板環(huán)境來降低成本。這種趨勢加快了數(shù)據(jù)中心的部署，但同時也消除了通過改造地板來改變氣流的能力。泵送的制冷劑、冷凍水或蒸發(fā)技術(shù)可以提供所需的冷卻，還有其他幾種靈活的方法可以達到制冷要求，其中包括：

（1）通過防止冷熱空氣混合以提高效率的通道封閉解決方案。

（2）安裝在機架后部的機架煙囪，用于收集加熱后的廢氣并將其輸送到天花板通風室，然后返回機房空調(diào)單元進行室內(nèi)再循環(huán)。其缺點是煙囪管道將機架固定在適當?shù)奈恢茫@可能限制將來的靈活性。

6?中小型數(shù)據(jù)中心可采用行內(nèi)熱管理單元，這些單元位于設(shè)備機架旁邊，具有更小的占地面積，同時為機架提供冷空氣。

無論選擇哪種冷卻方式，數(shù)據(jù)中心都可以從中受益，這些冷卻系統(tǒng)通過自動適應(yīng)數(shù)據(jù)中心中不斷變化的條件來提高整體系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，可以提供全天候運行狀態(tài)的監(jiān)測，允許授權(quán)人員使用智能手機應(yīng)用程序進行遠程監(jiān)控并采取措施。

高功率密度需要創(chuàng)造力

金融、研究、學術(shù)界、托管和石化等運營和行業(yè)需要高密度計算來支持諸如面部識別、高級數(shù)據(jù)分析、人工智能和機器學習等應(yīng)用。這需要采用機架和芯片級別的冷卻技術(shù)。

這些高性能計算部署涉及部署30kW至60kW的機架，這些機架可以容納超高性能的高功率服務(wù)器。這樣的機架通常放置在大型云計算設(shè)施和主機托管設(shè)施內(nèi)的吊艙環(huán)境中，并通過冷凍水、泵送制冷劑或蒸發(fā)技術(shù)進行整體冷卻。采用的風冷技術(shù)包括安全殼、行內(nèi)冷卻或后門熱交換器模塊，這些模塊可以使用輔助風扇通過盤管吸入空氣。

有些數(shù)據(jù)中心不太可能需要機架或芯片級冷卻。但是在這些環(huán)境中，采用液體冷卻技術(shù)可能是適當?shù)?，但需要對?shù)據(jù)中心設(shè)施進行改造，并對周邊設(shè)備進行調(diào)整。即使這樣，液體冷卻也只能將總熱負荷降低約50％。這意味著將需要其他冷卻源，例如采用后門冷卻系統(tǒng)提供全面的冷卻。

用于高功率密度冷卻的流體可以是冷水，這對于采用這種冷卻技術(shù)的數(shù)據(jù)中心設(shè)施來說是一個考慮因素。但是其體冷卻液體也可以是介質(zhì)液體（在發(fā)生泄漏時不會使設(shè)備短路）或制冷劑，這樣每個機架的環(huán)境溫度可能會保持一致。

邊緣計算的應(yīng)用

隨著減少延遲和讓數(shù)據(jù)更接近終用戶的需要，圍繞著高質(zhì)量視頻內(nèi)容、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、電子商務(wù)以及即將到來的5G技術(shù)等因素，邊緣計算的應(yīng)用繼續(xù)增長。邊緣計算是企業(yè)對企業(yè)，以及企業(yè)對消費者數(shù)據(jù)中心應(yīng)用程序的收入驅(qū)動力。因此，規(guī)模較小的數(shù)據(jù)中心和機房都變得越來越重要。對于當今的邊緣環(huán)境，現(xiàn)有的機房空調(diào)已不再是一種很好的選擇。

這并不是說制冷選項不能適用于建筑物管理系統(tǒng)（BMS）。通過物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備應(yīng)用程序進行遠程監(jiān)控和管理，采用冷卻技術(shù)將會更加理想。

還有多種機房專用空調(diào)冷卻系統(tǒng)，具體取決于需求和站點限制。這些包括壁掛式系統(tǒng)或安裝在吊頂上方的其他系統(tǒng)。邊緣計算冷卻選項包括機架式冷卻，并向天花板通風室散熱，這節(jié)省了寶貴的占地空間，以便在空間充足時允許擴展服務(wù)器。

一些邊緣應(yīng)用程序提供了使用智能獨立的模塊化數(shù)據(jù)中心的能力。這些交鑰匙解決方案消除了構(gòu)建數(shù)據(jù)中心空間的需求，可以提供多個機架、集成冷卻、不間斷電源（UPS）、配電設(shè)備、消防、監(jiān)控以及通風等設(shè)備。

未來無論采用何種冷卻措施都是高效

隨著數(shù)據(jù)中心需求的持續(xù)增長，需要各種冷卻選項來滿足不同IT環(huán)境的需求。對泵送制冷劑冷卻的需求仍在增長，再次為水冷技術(shù)的應(yīng)用打開了大門。隨著開發(fā)新的制冷劑和冷卻技術(shù)以解決數(shù)據(jù)中心冷卻問題，這種情況可能會改變。

邊緣計算的應(yīng)用將會繼續(xù)增長，以滿足消費者和企業(yè)的需求和期望。隨著5G的推出和智慧城市等應(yīng)用日益成為現(xiàn)實，必須開發(fā)可靠的IT基礎(chǔ)設(shè)施，并且必須采用可靠高效的散熱措施。

如今，數(shù)據(jù)中心運營商與冷卻技術(shù)專家開展合作變得更加重要。而保持頭腦冷靜和數(shù)據(jù)中心冷卻是企業(yè)業(yè)務(wù)成功發(fā)展的關(guān)鍵。