數(shù)據(jù)中心新型末端產(chǎn)品對比

1、數(shù)據(jù)中心新型末端產(chǎn)品對比一、概述數(shù)據(jù)中心是一整套復(fù)雜的設(shè)施。它不僅僅包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其它與之配套的設(shè)備（例如通信和存儲系統(tǒng)），還包含配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等多種基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)。其中，制冷系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心是耗電大戶，約占整個(gè)數(shù)據(jù)中心能耗的3045%。降低制冷系統(tǒng)的能耗是提高數(shù)據(jù)中心能源利用效率的最直接和最有效措施。制冷系統(tǒng)也隨著數(shù)據(jù)中心的需求變化和能效要求而不斷發(fā)展。近年來，數(shù)據(jù)中心新型末端不斷得到廣泛應(yīng)用，常見的有熱管背板、冷凍水列間、冷水前面/背板等。新型末端更加貼近發(fā)熱源，制冷效率更高。本文主要從產(chǎn)品性能、安全可靠性、造價(jià)及施工等幾個(gè)方面對部分新型末端及傳統(tǒng)機(jī)房產(chǎn)品進(jìn)行對比。二

2、、產(chǎn)品原理簡介1列間空調(diào)列間空調(diào)屬行級空調(diào)，其設(shè)計(jì)初衷是熱排風(fēng)吸收器，將服務(wù)器的熱排風(fēng)就地收集，降低溫度并將熱量傳遞到室外。其外觀設(shè)計(jì)與機(jī)柜一致，緊靠熱源放置，大大縮短了送風(fēng)路徑和風(fēng)壓，降低能耗。列間空調(diào)制冷方式有直膨風(fēng)冷列間、列間冷凍水和列間熱管三種形式。其各自制冷原理如下。1.1直膨風(fēng)冷列間直膨風(fēng)冷列間空調(diào)制冷原理與直膨式風(fēng)冷機(jī)房空調(diào)原理相同，只是室內(nèi)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式發(fā)生了變化。風(fēng)冷列間分為室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)兩部分，主要包含壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流元件等，常見制冷量規(guī)格有25kW和35kW兩種規(guī)格。1.2列間冷凍水冷凍水列間空調(diào)制冷原理與冷凍水機(jī)房空調(diào)制冷原理相同，采用冷水主機(jī)集中供冷，冷凍水

3、列間為末端，常見制冷量規(guī)格有20kW、40kW和60kW。1.3列間熱管列間熱管空調(diào)與列間冷凍水相比，增加了中間換熱器，室內(nèi)末端為制冷劑循環(huán)，制冷劑在列間熱管換熱器內(nèi)吸熱蒸發(fā)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，沿銅管路上升到室外冷凝器，在冷凝器內(nèi)冷凝，冷凝后的液態(tài)制冷劑在重力的作用下，供向列間熱管底部，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)制冷，避免了水入機(jī)房。冷凝器通常為板式換熱器或殼管式換熱器，其冷源由冷水主機(jī)或帶自然冷源的冷卻塔提供，冷凝熱最終經(jīng)冷卻塔排放到環(huán)境中。2熱管背板空調(diào)熱管背板安裝于機(jī)柜背面，主要包括換熱器、風(fēng)機(jī)、結(jié)構(gòu)件、連接管路和控制器等部件。熱管背板在制冷原理上沒有壓縮機(jī)或其他泵作為冷劑循環(huán)動力，屬重力熱管。制冷劑在熱

4、管背板換熱器內(nèi)吸熱蒸發(fā)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，沿銅管路上升到室外冷凝器，在冷凝器內(nèi)冷凝，冷凝后的液態(tài)制冷劑在重力的作用下，供向熱管背板底部，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)制冷。冷凝器通常為板式換熱器或殼管式換熱器，其冷源由冷水主機(jī)或帶自然冷源的冷卻塔直提供，冷凝熱最終經(jīng)冷卻塔排放到環(huán)境中。3冷水前門/背板空調(diào)將表冷器設(shè)置于機(jī)柜前門內(nèi)部，將冷凍水送到各個(gè)冷水前門的表冷器內(nèi)部，根據(jù)機(jī)房環(huán)境溫度，即機(jī)柜的進(jìn)風(fēng)溫度和出風(fēng)溫度，自動調(diào)節(jié)冷水前門風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，控制機(jī)柜內(nèi)部的制冷量的輸送，達(dá)到制冷的效果。 冷水背板氣流組織如下圖左所示，為吸風(fēng)式結(jié)構(gòu)，機(jī)房環(huán)境為冷環(huán)境；冷水前門氣流組織如下圖右所示，為吹風(fēng)式結(jié)構(gòu)，機(jī)房環(huán)境為熱環(huán)境：三、新

5、型末端產(chǎn)品對比1、熱負(fù)荷計(jì)算為便于產(chǎn)品對比，本文將以具體機(jī)房為案例進(jìn)行具體對比。以一個(gè)長21.45m，寬12.3m的機(jī)房為例，面積約為264m2，機(jī)柜數(shù)量按110個(gè)計(jì)算。單機(jī)柜平均運(yùn)行功耗為5kW，按8列進(jìn)行布置。機(jī)房熱負(fù)荷計(jì)算：按照空調(diào)設(shè)計(jì)中負(fù)荷計(jì)算的要求，精確空調(diào)負(fù)荷的確定方法如下：機(jī)房主要熱量的來源：機(jī)柜設(shè)備負(fù)荷、機(jī)房照明負(fù)荷、建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷、其他。熱負(fù)荷分析：（1） 機(jī)柜設(shè)備熱負(fù)荷：Q1=P*1*2*3Q1：機(jī)柜設(shè)備熱負(fù)荷P：機(jī)柜設(shè)備總功耗1：同時(shí)使用系數(shù)2：利用系數(shù)3：負(fù)荷工作均勻系數(shù)通常，1、2、3取0.70.8之間考慮制冷量冗余，1*2*3取值為0.8。（2） 照明設(shè)備熱負(fù)荷：

6、Q2=C*SS：機(jī)房面積C：單位面積照明功耗根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算站場地技術(shù)要求要求，機(jī)房照度應(yīng)大于2001x，其照明功耗大約為20w/m2，后面的計(jì)算中以此為依據(jù)計(jì)算。（3） 圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)熱Q3=K*SK：圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷系數(shù)（按150w/m2進(jìn)行計(jì)算）S：機(jī)房面積（4） 其他熱負(fù)荷除上述熱負(fù)荷外，在機(jī)房內(nèi)使用的其他設(shè)備、人員流動、新風(fēng)換熱等理應(yīng)也計(jì)算熱負(fù)荷。由于這些熱負(fù)荷具有不確定性，為簡化計(jì)算，該熱負(fù)荷不參與計(jì)算。據(jù)機(jī)房熱負(fù)荷計(jì)算：Q1= P*1*2*3=5*110*0.8=440kWQ2=C*S=2 0*264/1000=5.28kWQ3=K*S=150*264/1000=39.6kW機(jī)房總熱

7、負(fù)荷Q=Q1+Q2+Q3=440+5.28+39.6=484.88kW485kW2產(chǎn)品性能對比2.1各產(chǎn)品配置方案 采用風(fēng)冷列間空調(diào) 如采用風(fēng)冷列間空調(diào)，選用CR025EA列間空調(diào)，制冷量約25kW。根據(jù)熱負(fù)荷情況，需要配置485/2520臺列間空調(diào)。按4個(gè)冷通道設(shè)計(jì)，考慮每2列機(jī)柜形成1個(gè)冷通道。每個(gè)冷通道內(nèi)單臺空調(diào)發(fā)生故障時(shí)，其余空調(diào)能滿足整個(gè)冷通道的制冷需求，即每個(gè)冷通道需冗余1臺空調(diào)。該機(jī)房共8列、4個(gè)冷通道，共需要配置24臺列間空調(diào)，每個(gè)冷通道6臺列間空調(diào)。 采用冷凍水列間空調(diào)如采用冷凍水列間空調(diào)，選用CR025EC列間空調(diào)，制冷量約28kW。根據(jù)熱負(fù)荷情況，需要配置485/2818

8、臺列間空調(diào)。按4個(gè)冷通道設(shè)計(jì)，考慮每2列機(jī)柜形成1個(gè)冷通道。每個(gè)冷通道內(nèi)單臺空調(diào)發(fā)生故障時(shí)，其余空調(diào)能滿足整個(gè)冷通道的制冷需求，即每個(gè)冷通道需冗余1臺空調(diào)。該機(jī)房共8列、4個(gè)冷通道，至少需配置22臺列間空調(diào)。 采用熱管列間空調(diào)如采用熱管列間空調(diào)，制冷量約21kW。根據(jù)熱負(fù)荷情況，需要配置485/2123臺列間空調(diào)。按4個(gè)冷通道設(shè)計(jì)，考慮每2列機(jī)柜形成1個(gè)冷通道。每個(gè)冷通道內(nèi)單臺空調(diào)發(fā)生故障時(shí)，其余空調(diào)能滿足整個(gè)冷通道的制冷需求，即每個(gè)冷通道需冗余1臺空調(diào)。該機(jī)房共8列、4個(gè)冷通道，至少需配置27臺列間空調(diào)。 采用熱管背板空調(diào)如采用熱管背板空調(diào)，單背板額定制冷量5kW，最大制冷量10kW。每個(gè)機(jī)

9、柜后門安裝一套熱管背板空調(diào)，共需安裝110套熱管背板空調(diào)。 采用冷水背板空調(diào)如采用熱管背板空調(diào)，單背板額定制冷量5kW，最大制冷量10kW。每個(gè)機(jī)柜后門安裝一套熱管背板空調(diào)，共需安裝110套熱管背板空調(diào)。2.2各產(chǎn)品性能對比以風(fēng)冷列間空調(diào)為基礎(chǔ)，通過以上對比，新型末端中采用熱管背板或水冷節(jié)能率最高，兩者節(jié)能率也十分接近。采用熱管列間節(jié)能率低于冷凍水列間，且末端需求數(shù)量也更多。3末端產(chǎn)品安全及可靠性對比 熱管背板和熱管列間，具有高顯熱比運(yùn)行、水不進(jìn)機(jī)房等優(yōu)勢，但熱管背板在備份和成熟度上優(yōu)于熱管列間。冷凍水列間和冷水背板都存在水進(jìn)機(jī)房的問題，需要充分做好防水措施。冷凍水列間應(yīng)用更為成熟，雖然在備份方面弱于冷水背板，但即使泄漏不會立即影響到機(jī)柜內(nèi)服務(wù)器，在安全性上優(yōu)于冷水背板。4產(chǎn)品造價(jià)對比從產(chǎn)品造價(jià)來看，熱管列間因其制冷效率低于冷凍水列間，設(shè)備需求數(shù)量更多，且需要封閉冷通道，總體造價(jià)最高。冷水背板因不涉及冷通道封閉和CDU，水路施工成本相對較低，總體造價(jià)最低。四、總結(jié) 通過以上分析對比，可得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：1、 冷凍水列間空調(diào)，產(chǎn)品成熟度較高，節(jié)能率也較高，在安全可靠性等方面無明顯缺點(diǎn)，安裝較為簡單，在未來市場上應(yīng)將具有較大的市場占有率；2、 熱管列間除在產(chǎn)品安全性方面具有一定優(yōu)勢外，在產(chǎn)品性能、造價(jià)等方面具有較大弱勢。與列間類產(chǎn)品相比，其競爭力不如冷