綠色數(shù)據(jù)中心冷卻方式研究報(bào)告2023

1 1 3 5 14 14 16 17 20 21 24 37 46 51 59 71 74 81 86 92 92 93 101 105 105 106 109 111 113參考文獻(xiàn) 1151綠色數(shù)據(jù)中心的“綠色”，其核心要義在于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的能源利用率和最低的環(huán)境影響。國(guó)際電信聯(lián)盟和世界銀行等機(jī)構(gòu)聯(lián)合編寫的《綠色數(shù)據(jù)中心：邁向可持續(xù)數(shù)字化轉(zhuǎn)型》報(bào)告指出，綠色數(shù)據(jù)中心是指在數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)過(guò)程中，采用了一提高能源利用效率，降低運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)保證數(shù)據(jù)中心的高可靠和安全性。綠色數(shù)據(jù)中心具備能源利用率高、環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展和安全可靠的特點(diǎn)。綠色數(shù)據(jù)中心的實(shí)現(xiàn)主要包含以下六個(gè)方面：氣候適應(yīng)型、高效IT設(shè)備、可持續(xù)建筑、綠色能源、高效冷卻方式以及IT設(shè)備的回收利用。高效冷卻方式則是貫穿數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)、建設(shè)，至運(yùn)營(yíng)維護(hù)全周期的重要環(huán)節(jié)。報(bào)告同時(shí)給出綠色數(shù)據(jù)中心的制冷解決方案如下：（1）充分利用自然冷源，減少機(jī)械制冷的應(yīng)用；（2）采用精密空調(diào)、經(jīng)濟(jì)器以及通道封閉技術(shù)，提升冷卻效（3）采用液冷等相關(guān)的創(chuàng)新制冷技術(shù)；（4）采用模塊化制冷解決方案，根據(jù)IT負(fù)載需求，調(diào)整制冷容量，提升設(shè)備效率；（5）采用節(jié)水的冷卻方式，以節(jié)約水資源利用。綠色數(shù)據(jù)中心是未來(lái)必然發(fā)展趨勢(shì)。自2017年以來(lái)，工信部2等6部門組織開(kāi)展了四批國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心推薦評(píng)價(jià)工作，前后認(rèn)定共計(jì)196家國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心。國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心的評(píng)定，不僅為數(shù)據(jù)中心行業(yè)綠色發(fā)展確定了標(biāo)桿，也為實(shí)現(xiàn)“2030年前碳達(dá)峰”“2060年前碳中和”的國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略起到了強(qiáng)大的助推為了更好地實(shí)現(xiàn)綠色、節(jié)能、高效的目標(biāo)，我國(guó)數(shù)據(jù)中心行業(yè)相繼制定了一系列綠色數(shù)據(jù)中心評(píng)價(jià)指標(biāo)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范，以此來(lái)引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)健康有序地發(fā)展。通過(guò)表5可以看出目前關(guān)于PUE的測(cè)評(píng)、限定等級(jí)等多級(jí)標(biāo)準(zhǔn)較為完善，尤其在國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《GB40879-2021數(shù)據(jù)中心能效限定值及能效等級(jí)》綠色數(shù)據(jù)中心的評(píng)價(jià)工作尚缺乏國(guó)家權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《綠色數(shù)據(jù)中心評(píng)價(jià)規(guī)范》目前正在制定中。（3）GB/TXXXXX《綠色數(shù)據(jù)中心評(píng)價(jià)規(guī)3隨著5G、云計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，信息技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)加速融合，數(shù)據(jù)資源存儲(chǔ)、計(jì)算和應(yīng)用需求大幅提升。作為海量數(shù)據(jù)和算力的載體，近幾年數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。2006年Google首席執(zhí)行官埃里克·施密特（EricSchmidt）在搜索引擎大會(huì)（SESSanJose2006）首次提Computing）的概念，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和IT服務(wù)演進(jìn)出新的模式。4云計(jì)算是繼互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代之后信息技術(shù)的又一次飛躍。云計(jì)算通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（多指因特網(wǎng)）形成的計(jì)算能力極強(qiáng)的系統(tǒng)，可存儲(chǔ)、集教育、政務(wù)等實(shí)體行業(yè)深度融合過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)資源存儲(chǔ)、計(jì)算和應(yīng)用需求大幅提升，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)入擴(kuò)張期?！丁笆奈濉毙畔⑼ㄐ判袠I(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出到2025年，每萬(wàn)人擁有5G基站數(shù)達(dá)到26個(gè)，5G用戶普及率達(dá)56%。中國(guó)信通個(gè)。中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，目前主要運(yùn)營(yíng)商的5G基站主設(shè)備空載功耗約2.2-2.3kW，滿載功耗約3.7-3.9kW。作為國(guó)內(nèi)5G基站建設(shè)的領(lǐng)先企業(yè)，華為以及中興都在此前公布過(guò)5G設(shè)備的耗電數(shù)據(jù)，結(jié)果都是4G設(shè)備滿載的3倍左右。實(shí)現(xiàn)相同面積的覆蓋，5G基站數(shù)量比4G可能多出3倍，每個(gè)5G基站的3倍，5G網(wǎng)絡(luò)的功耗將是4G網(wǎng)絡(luò)的6-12倍。隨著5G速率的成倍提升、5G業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，5G基站的能耗問(wèn)題也給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)壓力。生成式AI表現(xiàn)出來(lái)的智慧能力，給未來(lái)的場(chǎng)景應(yīng)用乃至社會(huì)生產(chǎn)方式的變革都帶來(lái)了巨大的想象空間。雖然目前生成式AI的技術(shù)應(yīng)用仍處于初級(jí)階段，但用于訓(xùn)練的大模型的訓(xùn)練參數(shù)規(guī)模增長(zhǎng)速度已超過(guò)摩爾定律，海量數(shù)據(jù)增長(zhǎng)的背后離不開(kāi)底層算力基礎(chǔ)設(shè)施的支撐。未來(lái)新一代人工智能技術(shù)必將深度賦能千行百業(yè)，同時(shí)為硬件服務(wù)器、算力基礎(chǔ)設(shè)施尤其是高密度數(shù)據(jù)中心的增長(zhǎng)帶來(lái)5新機(jī)遇，數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)需求潛力巨大。據(jù)中國(guó)信通院發(fā)布的《數(shù)據(jù)中心白皮書(2022年)》統(tǒng)計(jì)結(jié)果，我國(guó)數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模近五年平均復(fù)合增速超過(guò)30%(見(jiàn)圖1),且大型以上數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模增長(zhǎng)更為迅速。預(yù)計(jì)到2030年，總體在用機(jī)架規(guī)模達(dá)到1300萬(wàn)架，按照單機(jī)柜功率2.5kW計(jì)算，總功率達(dá)到30000MW。據(jù)CDCC的調(diào)研結(jié)果顯示，國(guó)內(nèi)全行業(yè)數(shù)據(jù)中心中8kW功率密度以上的機(jī)柜占比由2021年的11%提升至2022年的25%,高功率機(jī)柜占比提升明顯。未來(lái)，隨著人工智能模型訓(xùn)練推理等應(yīng)用增加，多樣化算力協(xié)同成為常態(tài)，單IT機(jī)柜主流功率密度將從6-8kW/rack提高到12-15kW/rack,先進(jìn)計(jì)算、智算中心功率密度將提升至30kW以上。(三)行業(yè)政策引導(dǎo)綠色可持續(xù)發(fā)展近年來(lái)，國(guó)家出臺(tái)了一系列文件支持?jǐn)?shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展壯大，同時(shí)鼓勵(lì)引導(dǎo)綠色、可持續(xù)數(shù)據(jù)中心建設(shè)。2021年3月，我國(guó)在“十6四五”規(guī)劃綱要中將數(shù)字化發(fā)展作為重要的發(fā)展方向，提出打造數(shù)字經(jīng)濟(jì)新優(yōu)勢(shì)的重要綱領(lǐng)，要求充分發(fā)揮海量數(shù)據(jù)和豐富應(yīng)用場(chǎng)景催生新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)新模式，壯大經(jīng)濟(jì)發(fā)展新引擎。2022年2月，國(guó)家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國(guó)家能源局聯(lián)合貴州、甘肅、寧夏等8地啟動(dòng)建設(shè)國(guó)家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，并規(guī)劃了10個(gè)國(guó)家數(shù)據(jù)中心集群，標(biāo)志著我國(guó)“東數(shù)西算”工程正式全面啟動(dòng)?！皷|數(shù)西算”工程是從國(guó)家戰(zhàn)略、技術(shù)發(fā)展、能源政策等多方面出發(fā)，在“新基建”的大背景下，統(tǒng)籌布局建設(shè)全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)，助力我國(guó)全面推進(jìn)算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量規(guī)劃伴隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)中心所帶來(lái)的巨大能耗和碳排放問(wèn)題越發(fā)引起社會(huì)關(guān)注。政府層面從現(xiàn)代化、數(shù)字化、綠色化方面對(duì)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了方針指引，同時(shí)從碳達(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略出發(fā)對(duì)信息通信業(yè)綠色低碳水平提出了更高要求。目前，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展已成為社會(huì)共識(shí)，粗放、低能效的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心正在向集約、高技術(shù)、高能效的新型數(shù)據(jù)中心變革。工業(yè)和信息化部在《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2021—2023年）》（以下簡(jiǎn)稱《行動(dòng)計(jì)劃》）中提出了“新型數(shù)據(jù)中心”的概念，指出“新型數(shù)據(jù)中心是以支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級(jí)、融合創(chuàng)新為導(dǎo)向，以5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等應(yīng)用7需求為牽引，匯聚多元數(shù)據(jù)資源、運(yùn)用綠色低碳技術(shù)、具備安全可靠能力、提供高效算力服務(wù)、賦能千行百業(yè)應(yīng)用的新型基礎(chǔ)設(shè)施，具有高技術(shù)、高算力、高能效、高安全特征?！薄缎袆?dòng)計(jì)劃》明確提出到2023年底新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降低到1.3以下?！缎袆?dòng)計(jì)劃》著重引導(dǎo)新型數(shù)據(jù)中心走高效、清潔、集約、循環(huán)的綠色低碳發(fā)展道路，加快先進(jìn)綠色技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用，鼓勵(lì)應(yīng)用高密度集成等高效IT設(shè)備、液冷等高效制冷系統(tǒng)、高壓直流等高效供配電系統(tǒng)、能效環(huán)境集成檢測(cè)等高效輔助系統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)品。為有序推動(dòng)以數(shù)據(jù)中心、5G基站為代表的新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展，發(fā)揮其“一業(yè)帶百業(yè)”作用，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，2021年11月，國(guó)家發(fā)改委等四部門聯(lián)合發(fā)布《貫徹落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求推動(dòng)數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》，提出“到2025年全國(guó)新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心平均電能利用效率降到1.3以下，國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步降到1.25以下，綠色低碳等級(jí)達(dá)到4A級(jí)以上”的發(fā)展目標(biāo)。政府和地方連續(xù)出臺(tái)詳細(xì)的綠色節(jié)能發(fā)展要求，涵蓋數(shù)據(jù)中心PUE、上架率、WUE、可再生能源使用率等指標(biāo)，有效引導(dǎo)了新建、改擴(kuò)建和“老舊”改造等數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能建設(shè)工作。國(guó)8家部會(huì)9 rack不應(yīng)低于上架機(jī)架的平均機(jī)架設(shè)--加大先進(jìn)節(jié)能節(jié)水技術(shù)應(yīng)用。鼓勵(lì)自建余熱、冷卻水回收設(shè)施，加快應(yīng)用先進(jìn)適用的節(jié)水技術(shù)和裝備，提高水資源利用效率。部數(shù)據(jù)中心水資源全年消耗量與信息設(shè)備全年耗電量的比值不高于2.5L/kWh。北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《用水定b通用值用于現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的日常用水管理和門部35702可再生能源最5提升綠色能源利用水平。推動(dòng)數(shù)據(jù)中心充分利用中心項(xiàng)目要逐步加大分布式供能、可再生能源使用量的占比；鼓勵(lì)在小型或邊緣數(shù)據(jù)中心中開(kāi)展模塊化氫電池和太陽(yáng)能板房的試點(diǎn)應(yīng)用，采用儲(chǔ)能技術(shù)，更好提高能源效率；鼓勵(lì)企業(yè)參與電力市場(chǎng)化交易，支撐可再生能源交易創(chuàng)新，支持?jǐn)?shù)在過(guò)去，算力性能提升主要通過(guò)半導(dǎo)體工藝增加晶體管密度實(shí)倍。但最近10年，隨著摩爾定律失效，芯片性能增長(zhǎng)明顯放緩。通耗仍然增加迅速，當(dāng)前主流處理器芯片CPU功率約為200W，最新發(fā)近三十年來(lái)，信息量的迅猛增長(zhǎng)對(duì)IT設(shè)備的性能率密度還會(huì)進(jìn)一步上升。以電信/通訊為主要用途的服務(wù)器，單機(jī)架功率還會(huì)保持在5kW/rack左右，而云計(jì)算數(shù)據(jù)中心等用途的服務(wù)器，單機(jī)架功率普遍會(huì)上升到10kW/rack～15kW/rack左右。算力性能的提升驅(qū)動(dòng)著服務(wù)器功耗和熱密度的不斷增加，不僅傳統(tǒng)風(fēng)冷方式已無(wú)法滿足高熱流密度電子器件的散熱；另一方面，城市建設(shè)數(shù)據(jù)中心在面積受限情況下，部署高功率密度機(jī)柜成為有效解決方案，但已遠(yuǎn)超傳統(tǒng)風(fēng)冷方案散熱極限。在這樣的背景下，需要更加高效的冷卻技術(shù)去解決高功率、高熱流密度、高計(jì)算密度的芯片和系統(tǒng)散熱問(wèn)題。隨著IT設(shè)備散熱密度的升高，冷卻技術(shù)也得到了發(fā)展，從最初的集中式送風(fēng)系統(tǒng)到氣流組織改善，再發(fā)展到分布式機(jī)柜級(jí)甚至芯片級(jí)冷卻技術(shù)。另外，高溫對(duì)電子元器件也會(huì)產(chǎn)生不利影響。電子元器件使用故障中，有半數(shù)以上是由于溫度過(guò)高引起的。半導(dǎo)體元器件溫度每升高平，2023年穩(wěn)定在1.58。自2014年以來(lái)年平均PUE值維持在發(fā)和應(yīng)用日益迫切。近幾年隨著云計(jì)算、AI技術(shù)的迅速發(fā)展，最為容量條件下，液冷方式允許配置更多的IT設(shè)備，可最大化數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)能耗占比僅次于IT設(shè)備中心能耗分析數(shù)據(jù)可以看出，冷卻系統(tǒng)的能耗是1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和簡(jiǎn)單計(jì)算階段。數(shù)據(jù)中心最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代，采用的是以主機(jī)為核心的計(jì)算方式，一臺(tái)大型主機(jī)就是數(shù)據(jù)中心，如IBM360系列計(jì)算機(jī)，其主要業(yè)務(wù)是數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)和管理。機(jī)柜功率密度約為1～2kW/rack，主要依靠空調(diào)系統(tǒng)和機(jī)柜內(nèi)部風(fēng)扇即可滿足散熱需求。2）數(shù)據(jù)處理及業(yè)務(wù)應(yīng)用階段。20世紀(jì)70年代以后，隨著計(jì)算需求的不斷增加、計(jì)算機(jī)價(jià)格的下降以及廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)的普及、應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模不斷增大，數(shù)據(jù)中心開(kāi)始承擔(dān)核心的計(jì)算任務(wù)。機(jī)柜功率密度約為1～5kW/rack，主要依靠機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)和機(jī)柜內(nèi)部風(fēng)扇進(jìn)行散熱，冷卻效率較早期有所提升。3）數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)服務(wù)階段。20世紀(jì)90年代，互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用多樣化，客戶端／服務(wù)器的計(jì)算模式得到廣泛應(yīng)用。數(shù)據(jù)中心具備了核心計(jì)算和核心業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)支撐功能。機(jī)柜功率密度為5～10kW/rack，主要依靠機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)、機(jī)柜內(nèi)部風(fēng)扇，并采用冷熱空氣管理、后門熱交換器等冷卻方式，冷卻效率顯著提升。服務(wù)器數(shù)量迅速增長(zhǎng)。虛擬化技術(shù)的成熟應(yīng)用和云計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展使數(shù)據(jù)中心進(jìn)入了新的發(fā)展階段。機(jī)柜功率密度不斷抬升，10kW/rack～15kW/rack機(jī)柜成為主流，空調(diào)制冷系統(tǒng)結(jié)合自然冷卻技術(shù)的制冷方式成為降低數(shù)據(jù)中心能耗的有效手段；同時(shí)，液冷技術(shù)既能解決高熱流密度芯片散熱問(wèn)題，又可實(shí)現(xiàn)全年全地域自然冷卻，大幅降低制冷能耗，作為新興技術(shù)迅速占據(jù)市場(chǎng)。氣冷卻成為解決散熱難題的最優(yōu)解。1964年，IBM推出了世界首款安裝部署更為簡(jiǎn)單，液冷技術(shù)并未被重視。21世紀(jì)初，隨著芯片功技術(shù)；2013年，美國(guó)綠色革命冷卻技術(shù)公司GRC首創(chuàng)為也得到重視，國(guó)家和地方出臺(tái)了一系列數(shù)據(jù)中心能效在國(guó)內(nèi)有了迅速成長(zhǎng)壯大的土壤，國(guó)內(nèi)如曙光、華為模使用的第一個(gè)公開(kāi)案例。2017年華為推出FusionServer板級(jí)液冷方案，同年浪潮發(fā)布了以冷板液冷服務(wù)器為核心的解決方案；2018年阿里在其自建的張北數(shù)據(jù)中心部署了浸沒(méi)式液冷系統(tǒng)；2019年中隨著國(guó)內(nèi)主流服務(wù)器廠商紛紛加快推出自己的液冷服務(wù)器和液冷系在不同的數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目上如何選擇合適的冷卻方案也成了人們高度關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。在選擇數(shù)據(jù)中心冷卻方案時(shí)，需要綜合考慮數(shù)(一)冷卻技術(shù)分類數(shù)據(jù)中心的排熱是將電子設(shè)備產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)移到室外環(huán)境的過(guò)程，以IT設(shè)備為主的發(fā)熱源的熱量由流動(dòng)的冷卻介質(zhì)(如空氣、液體等)經(jīng)過(guò)多道熱交換設(shè)備將熱量排放至室外環(huán)境中。數(shù)據(jù)中心的排熱方式有很多種，按照服務(wù)器側(cè)冷卻介質(zhì)不同劃分為空氣冷卻和液體冷卻兩類(如圖3所示)。隨著能耗成本的不斷攀升和全球不同國(guó)家對(duì)數(shù)據(jù)中心PUE水平的重視，傳統(tǒng)空調(diào)、冷水機(jī)組等設(shè)備的自身能效水平已經(jīng)逼近極限，通過(guò)利用地域、氣候特點(diǎn)充分利用自然冷源，實(shí)現(xiàn)部分或全部替代壓縮機(jī)工作的自然冷卻技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。相比傳統(tǒng)空氣冷卻方式，新型液體冷卻技術(shù)可實(shí)現(xiàn)全年全地域自然冷卻，近幾本白皮書不再做贅述，本章內(nèi)容將重點(diǎn)圍繞自然冷卻技術(shù)和液冷技術(shù)。。;1.服務(wù)器側(cè)綠色節(jié)能技術(shù)分類服務(wù)器側(cè)可根據(jù)末端冷卻介質(zhì)的不同，分為空氣冷卻方式和液體冷卻方式(見(jiàn)圖4)。液體冷卻具有更高效的散熱效率液體的體積比熱容是空氣的1000～3500倍，意味著冷卻液體可以吸收大量熱量而不會(huì)顯著升高溫度；液體的對(duì)流換熱系數(shù)是空氣的10～40倍，同等空間情況液體的冷卻能力遠(yuǎn)高于空氣?？諝饫鋮s液體冷卻液冷技術(shù)是指利用液體取代空氣作為冷卻介質(zhì)，與服務(wù)器發(fā)熱元器件進(jìn)行熱交換，將服務(wù)器元器件產(chǎn)生的熱量帶走，以保證服務(wù)器工作在安全溫度范圍內(nèi)的一種冷卻方法。根據(jù)冷卻介質(zhì)與服務(wù)器接觸方式的不同，可分為間接冷卻和直接冷卻兩種方式(如圖5所示)。間接冷卻一般為冷板式液冷，根據(jù)冷卻介質(zhì)是否發(fā)生相變又可分為單相冷板式和兩相冷板式。直接冷卻包括浸沒(méi)式和噴淋式，其中浸沒(méi)式根據(jù)冷卻介質(zhì)是否發(fā)生相變又可分為單相浸沒(méi)式和相變浸沒(méi)式。目前主流應(yīng)用市場(chǎng)主要有冷板式液冷和浸沒(méi)式(包括單相浸沒(méi)式液冷和相變浸沒(méi)式)液冷兩大類。液冷技術(shù)可全年全地域滿足自然冷卻，不需要傳統(tǒng)空氣冷卻壓縮機(jī)、風(fēng)扇等大能耗設(shè)備，其節(jié)能優(yōu)勢(shì)在液冷數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目中得到驗(yàn)證。2.自然冷卻技術(shù)分類自然冷卻技術(shù)按照國(guó)際通用分類，可劃分為兩大類：即空氣側(cè)自然冷卻和水側(cè)自然冷卻。這兩類自然冷卻方式又可分為若干不同類型，如表6所示?？諝鈧?cè)直接空氣冷卻全新風(fēng)直接冷卻直接蒸發(fā)冷卻間接空氣冷卻熱管間接蒸發(fā)冷卻帶自然冷卻的風(fēng)冷冷水機(jī)組風(fēng)道換熱系統(tǒng)水側(cè)直接水冷卻海水湖水、江河水直接冷卻冷卻塔水直接冷卻間接水冷卻閉式冷卻塔(二)冷板式液冷技術(shù)1.技術(shù)原理冷板液冷技術(shù)是目前最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的液冷散熱方式。冷板液冷技術(shù)是指通過(guò)冷板(通常為銅、鋁等導(dǎo)熱金屬構(gòu)成的封閉腔體)將發(fā)熱器件的熱量間接傳遞給在封閉的循環(huán)管路中的冷卻液體，通過(guò)冷卻液體將熱量帶走的一種實(shí)現(xiàn)形式，技術(shù)原理如圖6所示。該技術(shù)將工作液體與被冷卻對(duì)象(如計(jì)算芯片)分離，工作液體不與電子器件直接接觸，而是通過(guò)液冷板等高效熱傳導(dǎo)部件將冷卻對(duì)象的熱量傳遞到冷卻液中，因此冷板液冷技術(shù)又稱為間接液冷技術(shù)。冷板式液冷技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)改動(dòng)不大，僅需將原風(fēng)冷散熱片替換為液冷散熱套件，并將冷媒管路引出機(jī)箱即可。冷板式液冷基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)工作原理圖如圖7所示，服務(wù)器內(nèi)主要熱源產(chǎn)生的熱量由冷板套件吸收后傳導(dǎo)至套件內(nèi)冷卻液，吸熱升溫后的冷卻液體經(jīng)由機(jī)柜內(nèi)分集液器(即“manifold”)至冷量分配單元(又稱“CDU”),與冷量分配單元一側(cè)次常溫冷卻水進(jìn)行換熱，冷卻后的冷卻液通過(guò)分集液器再次傳遞至服務(wù)器側(cè)，完成二次側(cè)密閉外冷源，最終通過(guò)室外冷卻設(shè)備將熱量排至室外環(huán)境中，散熱后的低溫冷卻水。然后低溫冷卻水再次被輸送到冷量分配單元內(nèi)換熱器中，完成一次側(cè)循環(huán)。板板機(jī)房外墻2.關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備(1)機(jī)柜和服務(wù)器形態(tài)冷板液冷技術(shù)對(duì)服務(wù)器的形態(tài)改動(dòng)不大，只需設(shè)計(jì)預(yù)留冷板、連接管路等冷板組件的空間即可，使用、維護(hù)等方面與現(xiàn)有服務(wù)器也較為接近；對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)空氣冷卻服務(wù)器進(jìn)行改造也同樣具備可行性，目前已有數(shù)據(jù)中心進(jìn)行冷板液冷改造案例。機(jī)柜或機(jī)架設(shè)計(jì)時(shí)需關(guān)注分集液器(manifold)的空間和充液后承重。為進(jìn)一步提升生產(chǎn)安裝工作效率，減少安裝過(guò)程中因部件匹配度冷板的設(shè)計(jì)形態(tài)、加工工藝可以依據(jù)不同的冷板的選擇應(yīng)考慮散熱需求、成本、運(yùn)行要求參數(shù)及使用的浸潤(rùn)(3)冷卻液冷板式液冷二次側(cè)冷卻液的選擇應(yīng)滿足與所有直接接觸的材料互相兼容，并具備長(zhǎng)期可靠性、導(dǎo)熱性、防腐蝕性、抑菌性等功能。冷板式液冷二次側(cè)水基冷卻液主要包括去離子配方水溶液、乙二金屬緩蝕劑、阻垢劑、抑泡劑等功能型添加劑，具有較好的防腐蝕和抑菌性能，但不具備防凍功能，在北方地區(qū)的冬季進(jìn)行運(yùn)輸、存儲(chǔ)、施工過(guò)程中處置不當(dāng)則存在結(jié)凍風(fēng)險(xiǎn)。乙二醇水溶液/丙二醇水溶液通常含有20%～30%的乙二醇、丙二醇，具備防凍功能。不同濃度的乙二醇/丙二醇水溶液冰點(diǎn)不同，具體添加比例應(yīng)結(jié)合使用地的冬季最低氣溫參數(shù)和實(shí)際防凍要求確定。乙二醇/丙二醇的添加同時(shí)也會(huì)使溶液粘度變大、對(duì)流換熱系數(shù)下降，同等條件下?lián)Q熱性能也弱于去離子水配方水。考慮到乙二醇/丙二醇濃度越高使溶液傳熱系數(shù)衰減程度越大，因此乙二醇/丙二醇濃度在滿足防凍要求的前提下不宜過(guò)高。冷板式液冷二次側(cè)水基冷卻液水質(zhì)要求如表7所示。/cfu/mlmg/L,asCaCO3冷板式液冷冷量分配單元（coolantdistrib“CDU”是指用于二次側(cè)高溫液態(tài)冷卻介質(zhì)與一次側(cè)——補(bǔ)液泵起到冷卻液的驅(qū)動(dòng)作用，將軟水箱中儲(chǔ)存的冷卻液向二次側(cè)循環(huán)系統(tǒng)中補(bǔ)液；——緩沖裝置用于穩(wěn)定系統(tǒng)壓力，降低補(bǔ)液泵的啟停頻率；——泄壓裝置用于防止系統(tǒng)超壓，保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備。冷板式液冷CDU工作原理示意圖如圖9所示。在CDU的二次側(cè)循環(huán)中，冷卻液被循環(huán)泵加壓后獲得動(dòng)力來(lái)克服沿程阻力，以恒定的壓力源源不斷地進(jìn)入冷板式散熱器中，冷卻液在散熱器中吸熱升溫將發(fā)熱元器件產(chǎn)生的熱量帶出后進(jìn)入板式換熱器，通過(guò)板式換熱器的熱交換功能將熱量交換到一次側(cè)冷卻液中，被冷卻后的二次側(cè)冷卻液再次被主循環(huán)泵輸送進(jìn)入散熱器中，完成二次側(cè)的循環(huán)。在CDU的一次側(cè)循環(huán)中，參與熱交換升溫后的冷卻水從板式換熱器流出，被一次側(cè)液泵輸送進(jìn)入室外冷卻塔，通過(guò)冷卻塔的散熱功能，最終將熱量散發(fā)到大氣中變成低溫冷卻液，再次進(jìn)入CDU的板式換熱器中，與二次側(cè)高溫冷卻液進(jìn)行熱量交換，完成一次側(cè)循環(huán)。①◎C（1）提供循環(huán)動(dòng)力：為室內(nèi)系統(tǒng)的冷卻液提供循環(huán)動(dòng)力，保證（3）負(fù)責(zé)熱交換：二次側(cè)與一次側(cè)通過(guò)CDU進(jìn)行熱交換，最終的熱量，流經(jīng)冷量分配單元CDU，一次側(cè)冷源設(shè)備處理的中溫循環(huán)水流經(jīng)到CDU時(shí)對(duì)二次側(cè)液體進(jìn)行持續(xù)性的降溫處理，這一過(guò)程中的主式冷卻塔或閉式冷卻塔、干冷器。為保證進(jìn)入冷量分配單元（CDU）的水質(zhì)，采用開(kāi)式冷卻塔時(shí)還應(yīng)在CDU和開(kāi)式冷卻塔之間增加一次板15℃~33℃進(jìn)水溫度，自然環(huán)境完全滿足液冷系統(tǒng)一次側(cè)散熱需求，冷板式液冷解決方案可引用液冷占比LPE這一概念，來(lái)衡量數(shù)據(jù)LPE:liquidperformanceefficiency縮寫，液冷性能效率，簡(jiǎn)PL：直接液冷功耗，為直接由液冷帶走的P0：系統(tǒng)總功耗，包含直接液冷功耗，風(fēng)冷功吸收大量熱量而不會(huì)顯著升高溫度；液體的對(duì)流換熱系數(shù)是空氣的件替代CPU原散熱套件，通過(guò)冷卻液在冷板中的強(qiáng)制對(duì)流，有效地將CPU核溫低至65℃左右。芯片級(jí)精確制冷使元器件在更穩(wěn)定更合適的冷板式液冷技術(shù)散熱效率更高，可滿足芯片熱流密度50W/cm2~耗。冷板液冷CLF可低至0.1以下，比傳統(tǒng)空CDU設(shè)備具有進(jìn)出液溫度、流量等智能監(jiān)控功能，及漏液故障告警和（1）適用于全年全地域環(huán)境條件：冷板式液為傳熱介質(zhì)帶走服務(wù)器熱量，利用室外側(cè)常溫冷卻水即可完成熱交根據(jù)賽迪顧問(wèn)《2023中國(guó)液冷應(yīng)用市場(chǎng)研究報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，2020年中科曙光完成首個(gè)國(guó)內(nèi)首個(gè)冷板式液冷服務(wù)器大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用項(xiàng)（1）運(yùn)維人員需定期對(duì)液冷系統(tǒng)進(jìn)行巡檢。日常巡檢主要檢查在冷卻介質(zhì)的充排液處理時(shí)，應(yīng)該參照維護(hù)手冊(cè)進(jìn)行并遵守相關(guān)規(guī)冷卻液需存放在陰涼、干燥、通風(fēng)處，避免長(zhǎng)期敞開(kāi)容器，不使用時(shí)需確保容器密封。每年按照數(shù)據(jù)中心總用量的3%—5%進(jìn)行備液；冷卻液廢棄處置應(yīng)按照當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)法規(guī)，交由有資質(zhì)的化學(xué)品處理機(jī)構(gòu)或回收點(diǎn)完成。(3)冷卻液泄漏應(yīng)急處置要求如下：設(shè)備使用和維護(hù)過(guò)程中應(yīng)盡量避免冷卻介質(zhì)溢出，針對(duì)冷卻介質(zhì)可能發(fā)生泄漏情況，應(yīng)制定冷卻介質(zhì)泄漏應(yīng)急處置方案；運(yùn)維人員巡檢發(fā)現(xiàn)冷卻介質(zhì)泄漏時(shí)，判斷為輕度溢出時(shí)可以使用用泵抽回到專用容器中，交到專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行回收或廢棄處理，嚴(yán)禁直接使用或排放至外界環(huán)境中。(三)相變浸沒(méi)式液冷技術(shù)1.技術(shù)原理相變浸沒(méi)式液冷技術(shù)原理是指通過(guò)發(fā)熱元器件與冷卻液體直接接觸進(jìn)行散熱，即將服務(wù)器的主板、CPU、內(nèi)存等發(fā)熱元器件完全浸沒(méi)在冷卻液體中，通過(guò)低沸點(diǎn)冷卻液體相變換熱實(shí)現(xiàn)熱量轉(zhuǎn)移(見(jiàn)圖相變浸沒(méi)式液冷技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)工作原理如圖11所示，冷卻介質(zhì)和發(fā)熱元器件放置于特殊制定的密閉腔體中，低沸點(diǎn)冷卻介質(zhì)吸收發(fā)熱元器件熱量后升溫汽化，通過(guò)相變換熱帶走發(fā)熱元器件熱量，冷卻介質(zhì)蒸汽通過(guò)分液?jiǎn)卧獏R集進(jìn)入冷量分配模塊(又稱“CDM”),經(jīng)CDM內(nèi)冷凝器與一次側(cè)室外冷源(常溫冷卻水)換熱，換熱后冷凝卻水吸熱后由循環(huán)泵輸送到室外冷卻裝置中，最終將熱量排放至室外環(huán)境中。機(jī)房外墻器凝冷2.關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備(1)機(jī)柜和服務(wù)器形態(tài)相變浸沒(méi)式液冷服務(wù)器對(duì)設(shè)計(jì)要求很高，要滿足與冷媒材料的互相兼容性、信號(hào)傳輸完整性、密閉性、運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定可靠性和上下架運(yùn)維的便捷性等。目前已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用落地的相變浸沒(méi)式液冷項(xiàng)目，其服務(wù)器系統(tǒng)采用刀片式服務(wù)器系統(tǒng)。該服務(wù)器系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)主板及其所有電子元器件全部浸沒(méi)在刀片內(nèi)部的液體冷媒中，采用全密封結(jié)構(gòu)，內(nèi)部冷卻液零泄漏。同時(shí)，為確保計(jì)算機(jī)的可維護(hù)性，采用刀片式熱插拔設(shè)計(jì)，刀片內(nèi)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)在確保機(jī)械密封的同時(shí)通過(guò)各種快接頭，實(shí)現(xiàn)電氣、高速信號(hào)、氣、液的熱插拔需求；此外，密封刀片腔體內(nèi)設(shè)置了壓強(qiáng)、溫度、液位等傳感器和控制裝置，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和實(shí)中科曙光推出的相變浸沒(méi)式液冷服務(wù)器系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)柜和冷量分配單元為一個(gè)液冷計(jì)算單元，每個(gè)單元內(nèi)包含1臺(tái)冷量分配單元和2臺(tái)計(jì)算機(jī)柜，成為“一拖二”液冷計(jì)算單元(見(jiàn)圖12)。在項(xiàng)目實(shí)際部署案例中，多套“一拖二”液冷計(jì)算單元通過(guò)并柜和背對(duì)背布局的方式，形成后部封閉的設(shè)備組。(2)冷卻液冷卻液是浸沒(méi)液冷系統(tǒng)的核心材料。碳氟化合物是適用于浸沒(méi)式液冷技術(shù)的最佳冷卻工質(zhì)，材料成分也是浸沒(méi)式液冷技術(shù)的核心技術(shù)碳氟化合物冷卻液具有以下特點(diǎn)：——安全性高，具有良好的熱穩(wěn)定性，ODP值為零，大氣壽命提供冷量分配和智能管理的模塊。相變浸沒(méi)式液冷CDM由冷凝器、循相變浸沒(méi)式液冷CDM工作原理示意圖如圖13所示。在CDM的二次側(cè)循環(huán)中，CDM提供低溫液態(tài)冷卻液至分集液器，再通過(guò)分集液器平集液器的回氣管中，最終通過(guò)CDM的換熱器與一次側(cè)冷卻水進(jìn)行換熱變成低溫冷卻液，然后CDM再次提供低溫液態(tài)冷卻液至分集液器，完成二次側(cè)的循環(huán)。在CDM的一次側(cè)循環(huán)中，在CDM換熱器中升溫后的將熱量最終釋放到大氣中，變成低溫冷卻水，再回到CDM換熱器中與◎①CDM功能如下：(1)提供循環(huán)動(dòng)力：為室內(nèi)系統(tǒng)的冷卻液提供循環(huán)動(dòng)力，保證冷卻介質(zhì)持續(xù)循環(huán)，源源不斷地帶走負(fù)載熱量；(2)自動(dòng)監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)：綜合分析系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)監(jiān)控、智能調(diào)節(jié)冷卻液的壓力、流量、溫度，實(shí)時(shí)調(diào)配負(fù)載均衡，是整個(gè)系(3)負(fù)責(zé)熱交換：二次側(cè)與一次側(cè)通過(guò)CDU進(jìn)行熱交換，最終將負(fù)載產(chǎn)生的熱量高效傳遞到室外；(4)其他：提供冷卻液凈化、儲(chǔ)液等功能；支持刀片運(yùn)維下架時(shí)的排液功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)刀片服務(wù)器的獨(dú)立排液下架。3.解決方案相變浸沒(méi)式液冷機(jī)柜通過(guò)“一拖二”冷卻系統(tǒng)的解決方案，充分發(fā)揮了冷卻液相變潛熱的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目中，CDM額定制冷量高達(dá)340kW,單機(jī)柜額定功率高達(dá)168kW。相變浸沒(méi)式液冷系統(tǒng)二次側(cè)支持38℃~40℃以下供液溫度，一次側(cè)支持15～35℃供水溫度。一次側(cè)可選擇開(kāi)式冷卻塔或閉式冷卻塔、干冷器，為保證進(jìn)入冷量分配模塊（CDM）的水質(zhì)，采用開(kāi)式冷相變浸沒(méi)式液冷散熱效率極高，可滿足芯片熱流密度高達(dá)100W/cm2～150W/cm2。滿足計(jì)算節(jié)點(diǎn)緊湊化部署，單機(jī)柜功率高達(dá)168kW，縮短了節(jié)點(diǎn)間的通信距離，突破了大系統(tǒng)高速網(wǎng)絡(luò)通信延時(shí)將逐漸低于風(fēng)冷方案，并且隨著運(yùn)行時(shí)間增（1）適用于全年全地域環(huán)境條件：相變浸達(dá)100W/cm2的散熱需求，解決方案低至1.1以下，尤其適用于高密度相變浸沒(méi)式液冷技術(shù)解決方案自2018年全球首個(gè)大規(guī)模相變浸密度計(jì)算場(chǎng)景的大型、超大型數(shù)據(jù)中心。隨著生成式AI技術(shù)在人工別參數(shù)（如溫室效應(yīng)值GWP）優(yōu)于進(jìn)口產(chǎn)品Novec7100比熱J/kg·K000相變浸沒(méi)式液冷系統(tǒng)架構(gòu)及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化程度不足的問(wèn)題同冷板（1）刀片式服務(wù)器需要下架維護(hù)時(shí)，應(yīng)按照流程要求正確使用（2）冷卻液泄漏時(shí)，對(duì)大量溢出或泄露的冷卻液，用泵抽回到單相浸沒(méi)式液冷是以液體作為傳熱介質(zhì)，將發(fā)熱電子元件直接浸單相浸沒(méi)系統(tǒng)原理圖如圖14所示，單相浸沒(méi)液冷是將服務(wù)器放浸沒(méi)在腔體的冷卻介質(zhì)中，服務(wù)器運(yùn)行時(shí)發(fā)熱器件會(huì)產(chǎn)生大量的熱機(jī)房外墻2.關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備(1)冷量分配單元(CDU)CDU常見(jiàn)為柜式結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)有循環(huán)泵、過(guò)濾器和換熱器等?！總€(gè)分配單元可支持1至4個(gè)Tank;——內(nèi)置斷路器，可防止電氣過(guò)載；——設(shè)有主用泵和備用泵，因此可實(shí)現(xiàn)冗余運(yùn)行；——主用泵和備用泵采用電氣隔離設(shè)計(jì)，可獨(dú)立運(yùn)行；——支持2N冗余。備用泵水系統(tǒng)可以承擔(dān)主泵的全部負(fù)荷；——雙泵系統(tǒng)共用同一換熱器，可實(shí)現(xiàn)主備泵無(wú)縫切換；——進(jìn)出口采用軟管寶塔接頭，方便快捷。(2)液冷機(jī)柜(Tank)液冷機(jī)柜(Tank)采用優(yōu)質(zhì)冷板焊接成型，整體牢固可靠；采用旋開(kāi)式頂蓋設(shè)計(jì)，設(shè)可視透明窗，觀察便捷；進(jìn)/回液管采用特殊設(shè)計(jì)，確保Coolant的分配與匯流均勻；優(yōu)化內(nèi)部循環(huán)流場(chǎng)，確保服務(wù)(3)冷卻液?jiǎn)蜗嘟](méi)式液冷用冷卻液特點(diǎn)如下：——兼容標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器的所有器件；——絕緣性好；——對(duì)人體及環(huán)境無(wú)害；——單相換熱無(wú)揮發(fā)；——安全可靠，閃點(diǎn)237℃,凝點(diǎn)-60℃;——性能穩(wěn)定，不吸水。3.解決方案器和泵組，泵組、換熱器殼程、Tank及其連接管道，充注有絕緣冷卻液(Coolant),并形成冷卻液循環(huán)回路；服務(wù)器浸沒(méi)在Tank內(nèi)的2個(gè)、4個(gè)TANK的系統(tǒng)示意圖如圖15所示?！?wù)器無(wú)需風(fēng)扇，減載10%～20%;——需要時(shí)卸下清洗并重新安裝任何積聚或被雜物堵塞的冷卻劑——冷卻液泵運(yùn)行時(shí)，檢查機(jī)架是否存在氣泡。這是不平衡、冷況，如果防溢板中存在過(guò)量冷卻劑，則需要使用通用清洗技術(shù)進(jìn)間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)基本原理是通過(guò)水蒸發(fā)吸熱降低空氣溫度來(lái)冷圖16間接蒸發(fā)冷卻原理示意圖(1)間接蒸發(fā)冷卻空-空換熱機(jī)組間接蒸發(fā)冷卻空-空換熱機(jī)組為風(fēng)側(cè)間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)應(yīng)用的一(2)智能熱管全變頻氟泵空調(diào)帶有間接蒸發(fā)冷卻功能的智能熱管全變頻氟泵空調(diào)為制冷劑側(cè)間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)應(yīng)用的一種形式，在風(fēng)冷直膨式系統(tǒng)的室外冷凝器進(jìn)風(fēng)前增加霧化噴淋裝置。蒸發(fā)冷卻技術(shù)主要利用水蒸發(fā)相變時(shí)吸收的熱量，達(dá)到降低空氣溫度的目的。在干燥地區(qū)，干濕球溫差大，蒸發(fā)冷卻效果更好。在空調(diào)冷凝側(cè)，通過(guò)噴淋，利用蒸發(fā)冷卻降低室外側(cè)回風(fēng)干球溫度，從而強(qiáng)化冷凝側(cè)換熱，制冷系統(tǒng)可達(dá)到更高能效。此外，結(jié)合蒸發(fā)冷卻，氟泵自然冷卻的工作時(shí)間延長(zhǎng)，也有利于節(jié)能。(3)間接蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組間接蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組為水側(cè)間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)應(yīng)用的一種形式，在有噴水室作為直接蒸發(fā)冷卻的冷卻塔基礎(chǔ)上，在其前端加裝間接蒸發(fā)冷卻器，對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷，可以得到逼近濕球溫度或者低于濕球溫度的冷卻水溫。3.解決方案(1)間接蒸發(fā)冷卻空-空換熱機(jī)組間接蒸發(fā)冷卻空-空換熱機(jī)組可以安裝在建筑物側(cè)面或頂層，通常側(cè)面安裝用于一層的場(chǎng)景，頂層安裝適用于多層建筑物最上一層的場(chǎng)(2)智能熱管全變頻氟泵空調(diào)智能熱管空調(diào)是一套由高效風(fēng)冷變頻壓縮機(jī)+變頻室外機(jī)+氟泵+全自動(dòng)噴霧裝置組成的一整套可利用蒸發(fā)冷卻、氟泵、熱管等技術(shù)的機(jī)房專用空調(diào)系統(tǒng)。通過(guò)全新的控制邏輯和引入Al自我優(yōu)化技術(shù)降低機(jī)房整體能耗，確保機(jī)房?jī)?nèi)每一臺(tái)機(jī)房空調(diào)都處于最高能效運(yùn)行。智能熱管全變頻氟泵技術(shù)具有廣泛的適用性，可根據(jù)不同機(jī)房的建筑形式進(jìn)行變化，使得其方案能夠適應(yīng)不同客戶的實(shí)際需求。從應(yīng)用場(chǎng)景上有房間級(jí)與列間級(jí)；從結(jié)構(gòu)形式上有一體式和分體式；從連接形式上有單元式和多聯(lián)式。(空調(diào)末端)制冷劑泵(3)間接蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組間接蒸發(fā)冷卻機(jī)組主要是用在水冷冷水系統(tǒng)中，替代常規(guī)冷卻塔作為空調(diào)系統(tǒng)的室外散熱部分，如下圖：4.技術(shù)特點(diǎn)間接蒸發(fā)冷卻機(jī)組的技術(shù)特點(diǎn)主要有：（1）具有較高的全年能效比。水汽化潛熱大，蒸發(fā)冷卻效果比（2）需要耗水。間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)需要消耗水資源，一般是采間接蒸發(fā)冷卻空-空換熱機(jī)組適用于場(chǎng)地水資源充沛、空氣質(zhì)量良好的場(chǎng)景，缺水干旱地區(qū)會(huì)受到限制。間接蒸發(fā)冷卻空-智能熱管氟泵空調(diào)是在風(fēng)冷直膨式系統(tǒng)的室外冷凝器上增加間接表格數(shù)據(jù)來(lái)源：ODCC《數(shù)據(jù)中心智能熱管全變頻氟泵技術(shù)白皮書》，參數(shù)基于室內(nèi)回風(fēng)溫度35℃、送風(fēng)溫度20℃工況條件下計(jì)算得出間接蒸發(fā)冷卻冷水機(jī)組適用于水資源充沛區(qū)域，通常作為水冷冷（2）對(duì)水質(zhì)的要求特別嚴(yán)格，水處理技術(shù)的應(yīng)用特別關(guān)鍵。換（1）定期檢查設(shè)備各部件是否運(yùn)行正常，如有異常，進(jìn)行相應(yīng)（2）定期檢查程序控制是否運(yùn)行正常，如有異常，進(jìn)行相應(yīng)故（3）定期檢查水系統(tǒng)水質(zhì)，集水盤定期清洗排污，噴嘴是否臟（4）對(duì)制冷劑側(cè)間接蒸發(fā)冷卻機(jī)組，室外冷凝器定期清洗換熱），（5）對(duì)制冷劑側(cè)間接蒸發(fā)冷卻機(jī)組，室外冷凝器噴淋水系統(tǒng)定（6）空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)要根據(jù)過(guò)濾網(wǎng)的臟堵情況檢查更換，在使用期間過(guò)濾網(wǎng)必須每月檢查一次并按要求更換。更換過(guò)濾網(wǎng)之前關(guān)閉電氟泵技術(shù)是在原直膨式空調(diào)系統(tǒng)中增加制冷劑泵及配套，制冷劑泵可以獨(dú)立或者聯(lián)合壓縮機(jī)進(jìn)行制冷，制冷劑泵簡(jiǎn)稱氟泵。經(jīng)過(guò)十幾年發(fā)展，氟泵技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。目前氟泵技術(shù)應(yīng)用主要包括分體式氟泵空調(diào)、整體式氟泵空調(diào)機(jī)組、多聯(lián)式氟泵空調(diào)等形式。氟泵空調(diào)系統(tǒng)可包含水噴淋或噴霧器件、室外風(fēng)機(jī)、冷凝器 (或冷卻塔、干冷器等)、氟泵、節(jié)流閥(膨脹閥等)、制冷壓縮機(jī)(渦旋壓縮機(jī)、氣懸浮壓縮機(jī)、磁懸浮壓縮機(jī)、正壓液浮壓縮機(jī)等)、換熱器(可選)、蒸發(fā)器、室內(nèi)風(fēng)機(jī)等的不同器件組合，不同形式的氟泵空調(diào)，其基本原理大同小異，基本系統(tǒng)原理如下：根據(jù)室外環(huán)境溫度，氟泵空調(diào)一般具備以下三種運(yùn)行模式：自然冷卻模式，壓縮機(jī)停止運(yùn)行，氟泵啟動(dòng)。在室外風(fēng)冷冷凝器內(nèi)完成制冷劑氣一液轉(zhuǎn)換，冷卻的制冷劑液體通過(guò)氟泵推動(dòng)，回到室內(nèi)側(cè)蒸發(fā)器，吸收室內(nèi)熱量后，液態(tài)制冷劑轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，進(jìn)入室外冷凝器，完成制冷循環(huán)。過(guò)渡季節(jié)制冷模式，泵循環(huán)提供的冷量無(wú)法滿足機(jī)房換熱量的需求，此時(shí)需啟動(dòng)壓縮機(jī)進(jìn)行冷量補(bǔ)充。熱管是一種具有極高導(dǎo)熱性能的傳熱元件，通過(guò)在全封閉真空管空調(diào)系統(tǒng)中冷媒管路及內(nèi)部的冷媒組合類似熱管，能夠不通過(guò)壓氟泵空調(diào)分體式氟泵空調(diào)就是通常說(shuō)的氟泵DX空分體氟泵空調(diào)技術(shù)比可以配置冷凝器水噴淋來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的節(jié)能效果，在北方冬季氟泵可發(fā)揮明顯節(jié)能作調(diào)整體式氟泵空調(diào)一般室外面積或者屋面面氟泵空分體氟泵空調(diào)技術(shù)比單臺(tái)壓縮機(jī)故障的影臺(tái)室外機(jī)拖多個(gè)室內(nèi)機(jī)，室內(nèi)機(jī)有房間空磁懸浮壓縮機(jī)屬于離用風(fēng)冷冷凝器占地面器間接蒸發(fā)冷卻方式臺(tái)室外機(jī)拖多個(gè)室內(nèi)機(jī)，室內(nèi)機(jī)有房間空氣懸浮壓縮機(jī)屬于離用風(fēng)冷冷凝器占地面器間接蒸發(fā)冷卻方式壓縮機(jī)故障影響面較式管大管耗管小分體式氟泵空調(diào)最為常見(jiàn)，氟泵空調(diào)的制冷系統(tǒng)可以在室外環(huán)境壓縮機(jī)、室內(nèi)風(fēng)機(jī)、室外風(fēng)機(jī)、電子膨脹閥、氟泵等關(guān)鍵器件采用全變頻設(shè)計(jì)，可根據(jù)機(jī)柜熱負(fù)載自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)10%—110%冷量當(dāng)提高機(jī)房?jī)?nèi)回風(fēng)溫度，或者制冷設(shè)備處于部分負(fù)荷的情況下，同時(shí)氟泵技術(shù)結(jié)合采用間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)及重力熱管技術(shù)，可以高壓噴霧的形式，一部分通過(guò)等焓的過(guò)程降低冷凝器周邊的空氣溫整體式氟泵空調(diào)機(jī)組通過(guò)低功率氟泵充分利用大氣自然冷源實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)機(jī)房制冷的一體化設(shè)備，通常大型數(shù)據(jù)中心采用單機(jī)組冷量100kW～400kW，中小型數(shù)據(jù)中心或節(jié)能改造用機(jī)組冷量范圍100kW～200kW。數(shù)據(jù)中心制冷解決方案。應(yīng)用場(chǎng)景為大部分地區(qū)的中小型數(shù)據(jù)中心W~400kW,為小顆粒度集優(yōu)化變頻技術(shù)：該變頻壓縮機(jī)技術(shù)可安全運(yùn)行在1000-7200RPM永磁同步電機(jī)：永磁同步電機(jī)具有較高的運(yùn)轉(zhuǎn)效率和功率因數(shù)，磁同步電機(jī)效率比同容量異步電機(jī)提高了3%～12%；而且在體積和最高運(yùn)作轉(zhuǎn)速與異步電動(dòng)機(jī)一樣的條件下輸出功率也高出10%~（2）室外冷凝器定期清洗換熱器翅片，每年至少清洗兩次，當(dāng)面或設(shè)備框架振動(dòng)而晃動(dòng)，否則應(yīng)采用緊固物件對(duì)制冷管道進(jìn)行加新風(fēng)直接自然冷卻系統(tǒng)主要由室內(nèi)機(jī)組，含新風(fēng)閥、回風(fēng)閥及防霜風(fēng)閥的節(jié)能混風(fēng)箱模塊及排風(fēng)口組成。當(dāng)室外新風(fēng)溫度達(dá)到啟動(dòng)式。系統(tǒng)根據(jù)室外溫度及室內(nèi)回風(fēng)溫度，調(diào)節(jié)新風(fēng)閥、回風(fēng)閥及防8默直接通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行模式通常包含壓縮機(jī)補(bǔ)冷模式、混合運(yùn)行模式、(1)當(dāng)室外溫度高于24℃時(shí)，機(jī)組在壓縮機(jī)模式運(yùn)行，機(jī)組運(yùn)行方式為：壓縮機(jī)運(yùn)行+室內(nèi)側(cè)風(fēng)循環(huán)。室內(nèi)回風(fēng)閥完全打開(kāi)，排風(fēng)閥關(guān)閉，新風(fēng)閥關(guān)閉，通過(guò)壓縮機(jī)運(yùn)行，室內(nèi)風(fēng)循環(huán)來(lái)為機(jī)房提供冷(2)當(dāng)室外溫度在18℃~24℃范圍內(nèi)時(shí)，機(jī)組在混合運(yùn)行，機(jī)組運(yùn)行方式為：壓縮機(jī)運(yùn)行+全新風(fēng)。室內(nèi)回風(fēng)閥完全關(guān)閉，排風(fēng)閥打開(kāi)，新風(fēng)閥打開(kāi)，壓縮機(jī)間歇運(yùn)行，降低新風(fēng)溫度，為機(jī)房提供冷(3)當(dāng)室外溫度不高于18℃時(shí)，機(jī)組運(yùn)行新風(fēng)自然冷卻模式，壓縮機(jī)不工作。室外新風(fēng)風(fēng)閥及排風(fēng)風(fēng)閥開(kāi)啟，回風(fēng)風(fēng)閥依據(jù)需要的混合的風(fēng)量調(diào)整至相應(yīng)開(kāi)度。此時(shí)節(jié)能效果最顯著。2.全新風(fēng)直接冷卻技術(shù)特點(diǎn)(1)對(duì)空氣質(zhì)量要求較高。全新風(fēng)直接通風(fēng)系統(tǒng)僅適用于空氣質(zhì)量較高的地區(qū)。(2)適用溫度范圍更加廣泛。新風(fēng)結(jié)構(gòu)增加防霜混風(fēng)箱等可以適應(yīng)更低的室外溫度。(3)運(yùn)行成本進(jìn)一步降低。運(yùn)行新風(fēng)自然冷卻的時(shí)間更長(zhǎng)，進(jìn)一步減少壓縮機(jī)能耗。(4)自然冷卻節(jié)能效果更佳。相對(duì)于間接自然冷卻，新風(fēng)自然冷卻無(wú)需冷液作為媒介無(wú)須水泵及室外風(fēng)機(jī)的功耗節(jié)能效果更加顯著。3.全新風(fēng)直接冷卻產(chǎn)品設(shè)備由于直接通風(fēng)機(jī)組設(shè)備對(duì)使用地區(qū)的空調(diào)要求高，在數(shù)據(jù)中心使用案例不是很多，貴州、烏蘭察布等地區(qū)有機(jī)房使用。具體產(chǎn)品形式根據(jù)不同廠商不同(不同形式見(jiàn)圖25),大部分以客戶實(shí)際機(jī)房定直通風(fēng)設(shè)備機(jī)組可以直接把室外的空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾送進(jìn)機(jī)房，在此過(guò)程還需對(duì)空調(diào)的溫度、濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到機(jī)房的送風(fēng)要求。直通風(fēng)方案改變傳統(tǒng)送風(fēng)形式，采用風(fēng)機(jī)矩陣式風(fēng)墻送風(fēng)，充分利用室外低溫低濕空氣給機(jī)房降溫，節(jié)能60%以上，低壓頭風(fēng)機(jī)矩陣采用4.全新風(fēng)直接冷卻應(yīng)用領(lǐng)域新風(fēng)自然冷卻系統(tǒng)應(yīng)該在數(shù)據(jù)中心建設(shè)之前就考慮該方案，并圍繞該制冷解決方案進(jìn)行數(shù)據(jù)中心的選址、設(shè)計(jì)。特別是在前期選址及設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)著重考慮灰塵、煙霧、濕度范圍、安全、樓層高度等因應(yīng)用規(guī)模方面，新風(fēng)自然冷卻系統(tǒng)適用于中國(guó)大部分區(qū)域，且適用于中大型以及超大型數(shù)據(jù)機(jī)房。環(huán)境條件方面，全新風(fēng)直接通風(fēng)系統(tǒng)僅適用于空氣質(zhì)量較高的地區(qū)。(八)自然水冷源(海水、湖水、江河水)直接冷卻技術(shù)1.基本原理自然水冷源是一種利用自然水體(如海水、湖水、江河水)作為冷卻介質(zhì)的技術(shù)，可以提高能效，降低能耗和碳足跡。將湖水、江河水或海水引入數(shù)據(jù)中心，通過(guò)直接與冷卻設(shè)備接觸，然后將升溫的水2.關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備(1)散熱設(shè)備。包括散熱器或冷卻塔器，用于冷卻水和數(shù)據(jù)中心內(nèi)的熱量之間進(jìn)行熱交換。圖27提供了一種湖水作為自然水冷源的解決方案，該解決方案循環(huán)系統(tǒng)：這個(gè)過(guò)程形成了一個(gè)開(kāi)放式循環(huán)系統(tǒng)，不斷地將冷卻這樣的循環(huán)系統(tǒng)降低機(jī)械制冷設(shè)備的投入和電力消耗，使得直接水側(cè)自然冷卻系統(tǒng)成為一種相對(duì)節(jié)能、環(huán)保的數(shù)據(jù)中心冷卻解決方換熱器過(guò)濾器4.技術(shù)特點(diǎn)(1)環(huán)保節(jié)能相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械制冷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，能夠顯著減少對(duì)電力的依賴，從而降低能源消耗。它利用周圍環(huán)境的自然冷卻水，減少了電力驅(qū)動(dòng)的制冷設(shè)備的使用，有助于減少溫室氣體排放，從而降低對(duì)環(huán)境的負(fù)(2)運(yùn)行穩(wěn)定可靠直接水側(cè)自然冷卻系統(tǒng)通常不依賴于復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，因此在設(shè)計(jì)良好且得到良好維護(hù)的情況下，具有較高的可靠性。這有助于提高冷卻系統(tǒng)通常在運(yùn)行成本上更為經(jīng)濟(jì)。尤其是在氣溫相對(duì)較低的地在規(guī)劃新建數(shù)據(jù)中心時(shí)，可以在設(shè)計(jì)階段考慮直接水側(cè)自然冷（1）水質(zhì)和水源穩(wěn)定性。直接水側(cè)自然冷卻系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)和水源（2）環(huán)境影響。數(shù)據(jù)中心排放的熱水可能對(duì)周圍的水生態(tài)系統(tǒng)（5）微生物和生物污染。冷卻水中的微生物和生物污染可能會(huì)（8）安全性。在設(shè)計(jì)中需要考慮水源的安全性，以防止外部因（2）水質(zhì)監(jiān)測(cè)和處理。定期對(duì)冷卻水的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以檢測(cè)（3）管道系統(tǒng)檢查。定期檢查冷卻水的管道系統(tǒng)，確保沒(méi)有泄（6）備用設(shè)備和應(yīng)急計(jì)劃。部署備用設(shè)備，如備用水泵或備用（8）培訓(xùn)人員技能。確保運(yùn)維人員具有必要的培訓(xùn)和技能，能（9）記錄和報(bào)告。記錄系統(tǒng)的性能數(shù)據(jù)，包括溫度、水質(zhì)、維綜合考慮這些要求，可以幫助確保直接水側(cè)自然冷卻系統(tǒng)的穩(wěn)(九)冷卻塔技術(shù)1.基本原理冷卻塔是通過(guò)水與空氣的熱交換實(shí)現(xiàn)冷卻效果的一種設(shè)備。基本方面由于水滴表面和空氣之間存在壓力差，在壓力的作用下產(chǎn)生蒸發(fā)現(xiàn)象，將水中的大量熱量帶走，從而達(dá)到為冷卻水降溫之目的。2.關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備冷卻塔按通風(fēng)方式分為：自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)和混合通風(fēng)冷卻塔。按冷卻水和空氣的流動(dòng)方向，可分為：逆流式、橫流式和混流式冷卻塔。按照冷卻水是否與外部空氣接觸，可分為：閉式塔、開(kāi)式塔。數(shù)據(jù)中心常用的是機(jī)械通風(fēng)閉式塔、開(kāi)式塔，其中機(jī)械通風(fēng)開(kāi)式塔有常規(guī)開(kāi)式冷卻塔及間接蒸發(fā)冷卻塔。(1)閉式冷卻塔閉式冷卻塔是一種密閉式的冷卻設(shè)備，它通過(guò)在塔內(nèi)安裝管式換熱器，并通過(guò)流通的空氣、噴淋水與循環(huán)水的熱交換來(lái)保從而很好地保護(hù)主設(shè)備的高效運(yùn)行，提高了設(shè)備的使用壽命。冷卻塔的散熱原理主要是通過(guò)水、空氣兩者進(jìn)行熱交換，通過(guò)水蒸發(fā)吸熱的原理帶走熱量。理論上閉式冷卻塔可以冷卻到濕球溫度，但是這個(gè)有一個(gè)前提條件就是需要無(wú)限的換熱時(shí)間和無(wú)限大的閉式冷卻塔。在實(shí)際使用當(dāng)中，閉式冷卻塔冷卻的最低出水溫度比濕球溫度高3℃~5℃。(2)開(kāi)式冷卻塔開(kāi)式冷卻塔是一種將水冷卻的裝置，水在其中與流過(guò)的空氣進(jìn)行熱交換、質(zhì)交換，致使水溫下降，水與空氣直接接觸換熱，將冷卻水熱量傳給大氣。通過(guò)開(kāi)式冷卻塔處理后的冷卻水最低溫度比濕球溫度約高出3℃~5℃。(3)間接蒸發(fā)冷卻塔間接蒸發(fā)冷卻塔是在常規(guī)開(kāi)式冷卻塔進(jìn)風(fēng)前端加裝間接蒸發(fā)冷卻器，對(duì)進(jìn)風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷，可以得到逼近濕球溫度或者低于濕球溫度的冷卻水溫。間接蒸發(fā)冷卻作為蒸發(fā)冷卻的一種獨(dú)特等濕降溫方式，其基本原理是：利用直接蒸發(fā)冷卻后的空氣(稱為二次空氣)和水，通過(guò)換熱器與室外空氣進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)新風(fēng)(稱為一次空氣)冷卻。一個(gè)等濕降溫過(guò)程。3.解決方案(1)為集中式冷水機(jī)組提供冷卻水冷卻塔主要作用是將空調(diào)系統(tǒng)帶走的熱量散發(fā)到大氣中，從而保證空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在室外濕球溫度較高，冷卻塔處理后的冷水溫度較高時(shí)，不能直接給需要較低水溫的空調(diào)末端提供冷量，可以為水冷式冷水機(jī)組冷凝器提供冷卻水?？照{(diào)末端燕發(fā)器組機(jī)凍冷冷凝器(2)直接提供冷水給末端在全年濕球溫度較低的地區(qū)，或者其他地區(qū)濕球溫度較低的時(shí)間段里，冷卻塔處理后的冷水溫度能滿足空調(diào)末端的進(jìn)水溫度要求，閉式塔可以直接向空調(diào)末端提供冷凍水，開(kāi)式塔則通過(guò)板式換熱器向空調(diào)末端提供冷凍水。循環(huán)水泵業(yè)過(guò)程冷卻還是商業(yè)建筑空調(diào)，冷卻塔都能二醇溶液),換熱器管外的空氣在室外風(fēng)機(jī)的作用下形成強(qiáng)制對(duì)流，氣流經(jīng)過(guò)換熱器，與換熱管內(nèi)液體進(jìn)行熱交換，冷卻換熱器管內(nèi)的液體，降低管內(nèi)液體溫度，達(dá)到冷卻的目的。2.關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備干冷器主要部件包括換熱器、風(fēng)機(jī)、控制器、傳感器、霧化噴淋系統(tǒng)(選配)等。其中，換熱器位于機(jī)組內(nèi)部，控制器位于電控箱內(nèi)(1)換熱器高效散熱的翅片管式換熱器，應(yīng)用場(chǎng)協(xié)同理論及CFD優(yōu)化流路設(shè)計(jì)，換熱效率大幅提升。換熱盤管設(shè)計(jì)承壓能力不小于1.6MPa,具備優(yōu)秀耐壓能力。換熱器采用防腐涂層鋁翅片，保證換熱性能，最大程度地減緩換熱器的腐蝕問(wèn)題。(2)高效軸流風(fēng)機(jī)高效軸流風(fēng)機(jī)，采用EC風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。其可靠性高，使通過(guò)顯示屏可實(shí)時(shí)查看風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài)，可實(shí)時(shí)讀取故障信霧化器進(jìn)水通道尺寸大于機(jī)械噴嘴水流通道尺寸，不容易被堵干冷器用于自然冷源系統(tǒng)，室內(nèi)機(jī)采用帶FreeCooling自由冷卻的雙盤管系統(tǒng)，室外側(cè)采用干冷器，室內(nèi)機(jī)具有機(jī)械制冷模式、混合制冷模式、自然冷源模式三種運(yùn)行模式。系統(tǒng)示意圖如圖36所示。在夏季提供壓縮機(jī)運(yùn)行所需要的冷卻水；在過(guò)渡季節(jié)優(yōu)先使用自然冷源模式，當(dāng)自然冷源模式不能提供足夠大的制冷量時(shí)，采用機(jī)械制冷模式補(bǔ)充制冷量，此時(shí)干冷器提供混合模式所需要的冷卻水和冷凍水；在冬季提供自由冷卻所需要的冷凍水。三種運(yùn)行模式的原理圖如下：4.技術(shù)特點(diǎn)(1)節(jié)能節(jié)水采用霧化離心技術(shù)，無(wú)需單獨(dú)配置增壓水泵，水霧為平行水霧，霧化顆粒更小，換熱效果更好。大部分運(yùn)行時(shí)間不需要使用噴淋系統(tǒng)，有效減少水資源的使用和(2)維護(hù)成本低結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率低，減少了維護(hù)和維修的工作量和成本。冬季無(wú)需噴淋，避免了噴淋系統(tǒng)中的水結(jié)冰的問(wèn)題，冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少了維護(hù)和運(yùn)營(yíng)的復(fù)雜性。(3)高效可靠可實(shí)現(xiàn)365天×24小時(shí)不間斷運(yùn)行;采用高效EC風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，啟動(dòng)無(wú)電流沖擊；強(qiáng)大的智能控制系統(tǒng)，采用PID調(diào)節(jié)技術(shù),同時(shí)具備完備的告警保護(hù)和專家級(jí)的自診斷功能。（1）干冷器用于空調(diào)的水冷系統(tǒng)和自由冷卻系統(tǒng)時(shí)，適用于各（1）相對(duì)于冷卻塔而言，干冷器的占地面積較大。同等換熱能（2）換熱器采用銅管鋁翅片形式，換熱器表面容易覆蓋污垢、（3）如果機(jī)組或水管在環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，需要添加防凍液（1）設(shè)備不需要特殊檢修。然而，常規(guī)檢查和保養(yǎng)可以保證設(shè)（2）定期檢查設(shè)備各部件是否運(yùn)行正常，如有異常，進(jìn)行相應(yīng)（4）定期檢查電氣系統(tǒng)，建議每半年對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)維護(hù)（5）定期水質(zhì)檢測(cè)，水質(zhì)檢測(cè)是水處理的重要環(huán)節(jié)之一，水質(zhì)當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的制冷系統(tǒng)大多采用制冷設(shè)備自帶的基本控制方設(shè)備的基本控制方式，AI采用的智能采集器除采集大量溫度數(shù)據(jù)之外，還可以采集制冷設(shè)備、供配電設(shè)備、IT信息設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)供數(shù)據(jù)中心的Al智慧節(jié)能控制系統(tǒng)，通常具備Al尋優(yōu)、數(shù)字孿生、感知系統(tǒng)，能精準(zhǔn)測(cè)量和預(yù)測(cè)、全自動(dòng)控制、監(jiān)測(cè)能耗分布地圖，從而既增強(qiáng)數(shù)據(jù)中心的安全性，又提升了節(jié)能水平。典型的AI能源管控系統(tǒng)架構(gòu)示意圖如下：能源管控-中心平臺(tái)能源管控-中心平臺(tái)從上圖可見(jiàn)，業(yè)務(wù)區(qū)、電力區(qū)和室外區(qū)的設(shè)備、溫濕度傳感器通過(guò)采集器、交換機(jī)接入AI系統(tǒng)，AI系統(tǒng)通過(guò)控制調(diào)節(jié)空調(diào)的送回風(fēng)通過(guò)AI智慧節(jié)能探索，采用強(qiáng)化學(xué)習(xí)和回歸預(yù)測(cè)，使機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行在較好的節(jié)能模式下，從而達(dá)到較好的節(jié)能的效果。(二)余熱利用為了符合《巴黎氣候協(xié)定》“將本世紀(jì)全球氣溫升幅限制在2℃以內(nèi)，同時(shí)尋求將氣溫升幅進(jìn)一步限制在1.5℃以內(nèi)”的條約，締約各國(guó)迫切需要采取措施減少工業(yè)的溫室氣體排放。習(xí)近平主席在2020年9月22日第75屆聯(lián)合國(guó)在大會(huì)上提出：我國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)在123456體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)設(shè)備、新型機(jī)房精密空調(diào)、液冷、機(jī)柜模塊1.余熱回收利用技術(shù)方案大型、超大型數(shù)據(jù)中心，甚至核心區(qū)域大型數(shù)據(jù)中心集群化，都為余熱利用項(xiàng)目的大規(guī)模、高效化、低成本、遠(yuǎn)傳輸創(chuàng)造了越來(lái)越有(1)冷凍水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的余熱利用冷凍水型機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)制冷流程為：冷凍水泵將機(jī)房?jī)?nèi)的熱量通過(guò)水循環(huán)帶入冷機(jī)蒸發(fā)器，壓縮機(jī)在電力驅(qū)動(dòng)下將蒸發(fā)器吸取的熱量傳遞給冷凝器，冷卻水泵推動(dòng)水循環(huán)將冷凝器的熱量換取并帶入冷卻塔，冷卻塔通過(guò)直接或間接的方式將循環(huán)水內(nèi)的熱量通過(guò)強(qiáng)制換熱散發(fā)到室外環(huán)境中去。如此往復(fù)循環(huán)。水側(cè)余熱回收，系統(tǒng)原理如下圖(圖39)。余熱回收利用主要發(fā)生在冬季，通過(guò)余熱回收機(jī)組進(jìn)行熱回收，進(jìn)而為周圍建筑物供暖。(2)AHU空調(diào)系統(tǒng)機(jī)房回風(fēng)余熱回收AHU空調(diào)系統(tǒng)是一種被大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房廣泛采用的溫控方式，其余熱回收原理見(jiàn)下圖(圖2),從機(jī)房出來(lái)的38℃熱風(fēng)流過(guò)為余熱回收而增設(shè)的熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器，溫度被降低到26～28℃,此處熱量品位較高，回收效果最佳。然后，通過(guò)AHU機(jī)組中的空-空換熱器與室外空氣換熱，此時(shí)AHU可根據(jù)室內(nèi)回風(fēng)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入空空換熱器的室外冷風(fēng)。經(jīng)結(jié)合AHU產(chǎn)品的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)算，該熱回收方式只要在機(jī)房回風(fēng)腔加裝翅片蒸發(fā)器，回風(fēng)進(jìn)回?zé)嵴舭l(fā)器的溫度38℃,出蒸發(fā)器冬季采暖季節(jié)，PHU熱回收機(jī)組可維持更高的蒸發(fā)溫度，利用--熱源溫度(℃)-回水溫度(℃)-供水溫度(℃)-蒸發(fā)溫度(℃)蒸發(fā)壓力（kPa）冷凝溫度(℃)冷凝壓力(kPa)壓比壓縮機(jī)功率(kW)0整機(jī)功率將數(shù)據(jù)中心制冷與辦公區(qū)域采暖集成于一體，最大限度地實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用。其原理如圖41,壓縮機(jī)排氣管路上并聯(lián)一個(gè)熱回收模塊，通過(guò)電磁閥來(lái)控制熱量的流向控制，回收排氣熱量，提供采暖熱水。通過(guò)電磁閥與電動(dòng)球閥調(diào)節(jié)整機(jī)供熱量。A/B系統(tǒng)分級(jí)切入/切出熱回收工況，避免水溫劇烈波動(dòng)。以上展示的幾種數(shù)據(jù)中心余熱回收利用技術(shù)和產(chǎn)品，其共同的特點(diǎn)是：余熱回收利用占全年總排熱的比例還很低，熱量利用的形式都僅能覆蓋在2-3公里范圍內(nèi)，而數(shù)據(jù)中心的選址有特殊需求，周邊大概率缺少合適的熱量用戶，造成供需雙方的錯(cuò)位。2.余熱回收的供熱半徑擴(kuò)展節(jié)約的能源和被回收的能源都是最“綠色”的能源。既然數(shù)據(jù)中心余熱總量極大，目標(biāo)需方距離較遠(yuǎn)，打通供需之間的輸送瓶頸，就成了當(dāng)務(wù)之急要攻克的難題。如何擴(kuò)大用熱范圍?目前，與電廠廢熱、化工廢熱、熱力公司余熱相比較，50℃左右的熱量有參考意義的熱價(jià)為50-60元/GJ,熱量的主要消費(fèi)對(duì)象為：小區(qū)供暖、大宗熱水用戶(如：印染廠)、經(jīng)濟(jì)作物種植大棚等。這三大客戶距離IDC的距離不受控制，供需建立關(guān)聯(lián)必須先解決熱量輸送的問(wèn)題。通常，50℃左右的熱采用管道輸送只適合2～3km半徑內(nèi)的距離，而更遠(yuǎn)距離則需要考慮其他轉(zhuǎn)移方式?？紤]到數(shù)據(jù)中心余熱回收的熱量成本極低，與市場(chǎng)熱價(jià)間差額較大，完全有空間融入中間轉(zhuǎn)運(yùn)、經(jīng)營(yíng)環(huán)節(jié)，因此用“輪子”連接熱源和用戶，就成為可行的拓展方式。圖42、圖43所示為相變蓄熱車擴(kuò)展供熱范圍的原理圖。圖42相變蓄熱車聯(lián)通熱源與用戶、增加就業(yè)圖43熱轉(zhuǎn)運(yùn)擴(kuò)大熱量的利用范圍入熱量的總和，熱輸出通常是電能輸入的2至5倍。高溫蒸汽熱泵，品位的工業(yè)蒸汽，并通過(guò)管網(wǎng)輸送到半徑15公里的工商業(yè)用戶，獲得三方共贏(見(jiàn)圖44、圖45):圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)空空?qǐng)D片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)實(shí)案例證明，這種方式可以實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)業(yè)共生”的美好愿景。在泵用于鄰近的奶酪廠生產(chǎn)工藝熱、熱水和建筑物供暖。這為山區(qū)奶酪工廠每年節(jié)省了約1.5GWh的天然氣。(三)綠電應(yīng)用當(dāng)今世界，百年未有之大變局加速演進(jìn)，氣候變化、局勢(shì)動(dòng)蕩、國(guó)際能源價(jià)格高位振蕩給全人類生存和發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命深入發(fā)展，數(shù)字化、智能化方面的技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)成為人所共知的大勢(shì)所趨，加劇了能源供需版圖深度調(diào)整。與此同時(shí)，全球能源產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈遭受嚴(yán)重沖擊，能源電力系統(tǒng)的安全高效、綠色低碳轉(zhuǎn)型同樣勢(shì)不可擋。其中，數(shù)據(jù)中心行業(yè)的異軍突起所帶來(lái)的巨大電力消耗，對(duì)電力系統(tǒng)的影響越來(lái)越大。2021年3月15日，習(xí)近平總書記在中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議上提出構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，為新時(shí)代能源電力發(fā)展指明了科學(xué)方向，也為全球電力可持續(xù)發(fā)展提供了中國(guó)方案——那就是，大力發(fā)展非化石能源發(fā)電(俗稱“綠目前我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘?、非化石能源發(fā)電裝機(jī)容量、遠(yuǎn)距離輸電能力、電網(wǎng)規(guī)模等指標(biāo)均穩(wěn)居世界第一。截至2022年底，我國(guó)各類電源總裝機(jī)規(guī)模25.6億千瓦，西電東送規(guī)模達(dá)到約3億千瓦。2022年全社會(huì)用電量達(dá)到8.6萬(wàn)億千瓦時(shí)，總發(fā)電量8.7萬(wàn)億千瓦時(shí)。電力可靠性指標(biāo)持續(xù)保持較高水平，城市電網(wǎng)用戶平均供電可靠率約99.9%,農(nóng)村電網(wǎng)供電可靠率達(dá)99.8%。電力綠色低碳轉(zhuǎn)型不斷加速。截至2022年底，非化石能源裝機(jī)規(guī)模達(dá)12.7億千瓦，占總裝機(jī)的49%,超過(guò)煤電裝機(jī)規(guī)模(11.2億千瓦)。2022年，非化石能源發(fā)電量達(dá)3.1萬(wàn)億千瓦時(shí)，占總發(fā)電量的36%。其中，風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)規(guī)模7.6億千瓦，占總裝機(jī)的30%;風(fēng)電、光伏發(fā)電量1.2萬(wàn)億千瓦時(shí)，占總發(fā)電量的14%,分別比2010年和2015年提升13個(gè)百分點(diǎn)、10個(gè)百分點(diǎn)。此外，我國(guó)是一個(gè)太陽(yáng)能、風(fēng)力、水力等可再生能源相對(duì)較為豐富的國(guó)家，可再生能源裝備制造產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)完備，技術(shù)自主化率高。近期喜訊頻傳，全球最大單機(jī)容量100萬(wàn)千瓦水電機(jī)組投入運(yùn)行，單機(jī)容量16兆瓦全系列風(fēng)電機(jī)組成功下線，晶體硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率創(chuàng)造26.8%的世界紀(jì)錄，新型儲(chǔ)