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中惠氣氣熱交換器在機(jī)柜、數(shù)據(jù)中心制冷散熱及熱回收的應(yīng)用

發(fā)表時(shí)間:2018-11-06 14:43作者:中惠氣氣熱交換


數(shù)據(jù)中心建設(shè)的高速增長導(dǎo)致機(jī)房內(nèi)部各種設(shè)備越來越多,為保證數(shù)據(jù)中心提供恒溫恒濕的制冷環(huán)境。數(shù)據(jù)中心用電量會大大增加,隨之而來冷卻系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、UPS和發(fā)電機(jī)等都會按比例增加,這給數(shù)據(jù)中心能耗帶來重大挑戰(zhàn)。在舉國上下都在倡導(dǎo)節(jié)能減排的時(shí)刻,數(shù)據(jù)中心若一味地消耗社會能源,必然引起政府和人們的關(guān)注。不僅不利于數(shù)據(jù)中心的未來發(fā)展,而且與社會公德背道而馳,所以能耗問題已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)最為關(guān)注的內(nèi)容。數(shù)據(jù)中心為了發(fā)展,就是要不斷擴(kuò)大規(guī)模,必然要增加設(shè)備,這個(gè)無法減少,只能是在使用上需提升設(shè)備利用率。能耗的另一大塊就是散熱這部分,一個(gè)數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)能耗幾乎占用了整個(gè)數(shù)據(jù)中心能耗的三分之一還多,如果能在這個(gè)上面多下下功夫,數(shù)據(jù)中心節(jié)能效果會立竿見影。那么,數(shù)據(jù)中心都有哪些散熱技術(shù)呢,哪些是未來的發(fā)展方向呢?

風(fēng)冷系統(tǒng)液冷系統(tǒng)
空氣冷卻直接膨脹系統(tǒng)成為風(fēng)冷系統(tǒng)。在風(fēng)冷系統(tǒng)中,半數(shù)的制冷劑循環(huán)回路位于數(shù)據(jù)中心機(jī)房空調(diào)中,其余部分位于室外的空氣冷卻冷凝器中。機(jī)房內(nèi)部的熱量通過使用制冷劑循環(huán)流動的管路被擠壓到室外的環(huán)境中,熱空氣將熱量傳遞給蒸發(fā)器盤管,進(jìn)而傳遞給制冷劑,高溫高壓的制冷劑被壓縮機(jī)送至室外的冷凝器,然后將熱量散發(fā)到室外的大氣中。風(fēng)冷系統(tǒng)能效比較低,靠風(fēng)直接散熱。從冷卻角度看,主要能耗產(chǎn)生于壓縮機(jī)、室內(nèi)風(fēng)機(jī)、風(fēng)冷室外冷凝器。由于室外機(jī)布置集中,夏季時(shí)室外機(jī)全部開啟時(shí),局部熱堆積現(xiàn)象明顯,會降低制冷效率,影響使用效果。而且,風(fēng)冷室外機(jī)噪聲對周邊環(huán)境影響較大,容易產(chǎn)生對周邊住戶的影響,無法采用自然冷,節(jié)能性比較低。風(fēng)冷系統(tǒng)有其不可避免的缺點(diǎn),一些數(shù)據(jù)中心已經(jīng)開始轉(zhuǎn)向到液體冷卻了,最常見的就是水冷系統(tǒng)。水冷系統(tǒng)通過板換將熱量搬走,制冷穩(wěn)定。需要室外冷卻塔或是干冷器替代冷凝器進(jìn)行換熱。水冷取消了風(fēng)冷室外機(jī),解決噪聲問題,對環(huán)境影響小。水冷系統(tǒng)比較復(fù)雜,成本也比較高,維護(hù)也有難度,但是能滿足大型數(shù)據(jù)中心冷卻和節(jié)能要求。除了水冷,還有油冷。相較于水冷方式,油冷系統(tǒng)能夠進(jìn)一步降低能耗。如果采用油冷系統(tǒng),傳統(tǒng)風(fēng)冷所面對的灰塵問題不復(fù)存在,且能耗低得多。而與水不同的是,油是非極性物質(zhì),不會對電子集成回路產(chǎn)生影響,對服務(wù)器內(nèi)部硬件不會有損壞。不過,液冷系統(tǒng)一直以來在市場上都是雷聲大雨點(diǎn)小,少有數(shù)據(jù)中心會采用這種方式。因?yàn)橐豪湎到y(tǒng),無論是浸泡或是其他方式,均要求對液體進(jìn)行過濾,以避免諸如污染物堆積,過量的沉積物和生物生長的問題。對于基于水的系統(tǒng),如那些采用冷卻塔或蒸發(fā)等措施的液體冷卻系統(tǒng),在一個(gè)給定的體積需要隨著蒸汽的排除處理泥沙問題,需要對其進(jìn)行分離和“排污”處置,即使這樣的處理可能會帶來環(huán)境問題。


中惠數(shù)據(jù)中心節(jié)能散熱新舉措 - 冷熱空氣內(nèi)外能量交換降溫

利用冷熱空氣內(nèi)外能量交換降溫降低數(shù)據(jù)中心溫度正在越來越普遍的被應(yīng)用,免費(fèi)空氣制冷顯著減少了基礎(chǔ)設(shè)施能量使用及維護(hù)任務(wù)。因此有一些科技公司就將他們熱騰騰的數(shù)據(jù)庫建在了寒冷的地區(qū)附近,利用外循環(huán)的自然的冷空氣與內(nèi)循環(huán)的熱空氣做冷熱交換為數(shù)據(jù)中心降溫。

數(shù)據(jù)中心散熱數(shù)據(jù)中心節(jié)能散熱

首先兩股空氣呈逆向進(jìn)入封閉式冷熱隔離的風(fēng)道,對內(nèi)部進(jìn)行冷熱隔離:數(shù)據(jù)中心散熱設(shè)備分為內(nèi)外兩個(gè)工作循環(huán),而且相互隔絕,達(dá)到防水、防塵的目的,兩個(gè)循環(huán)在熱交換芯體內(nèi)部不斷地進(jìn)行熱量交換。冷熱流體完全分開,通過換熱載體以及兩個(gè)通道的動力風(fēng)機(jī)進(jìn)行高效降溫,兩端的進(jìn)出風(fēng)口再加一道百葉窗過濾網(wǎng)組,做到有效換熱不換氣,防水又防塵,為設(shè)備提供理想的溫度、濕度運(yùn)行環(huán)境;目前我司可以做到IPX5的防護(hù)等級。


中惠數(shù)據(jù)中心節(jié)能散熱新舉措  - 收集余熱用于其他場合供暖等

我們都知道,數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會產(chǎn)生很多熱量,進(jìn)入服務(wù)器的電能大多都是以熱的形式散發(fā)出去。冷卻這些熱量又要消耗更多的資源,那么我們不能回收這些熱量,并有效利用數(shù)據(jù)中心散發(fā)的熱量呢?

數(shù)據(jù)中心余熱回收原理圖數(shù)據(jù)中心余熱回收

根據(jù)調(diào)查,各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%~67%,可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60%。

瑞典互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商BAHNHOF公司去年開始在這個(gè)項(xiàng)目上與復(fù)達(dá)欣緊密合作,利用其正在運(yùn)行的Thule數(shù)據(jù)中心和Pionen數(shù)據(jù)中心的余熱。BAHNHOF公司聲稱Pionen數(shù)據(jù)中心在經(jīng)營前三個(gè)月已經(jīng)得到30,000英鎊的回報(bào),并在三年內(nèi)收回其自身設(shè)備的成本。

目前我國北方大多還是采用燒煤的方式供暖,一到冬天一個(gè)個(gè)的煙囪不停地冒著煙,非常污染環(huán)境。而數(shù)據(jù)中心是24小時(shí)工作的,24小時(shí)都在源源不斷的產(chǎn)生熱量,如果有條件的地區(qū),收集數(shù)據(jù)中心的余熱進(jìn)行供暖,不僅數(shù)據(jù)中心可以節(jié)省能耗,城市也可減少煤的燃燒量,對環(huán)境治理有非常積極的作用。

除了以上介紹的散熱方式,還有不少奇葩的散熱方式。比如:采用自然散熱,將數(shù)據(jù)中心建在寒冷的北歐國家或者是建設(shè)到海底,通過“極度深寒”來為數(shù)據(jù)中心里的設(shè)備降溫。像臉譜在冰島建設(shè)的數(shù)據(jù)中心,微軟在海底建設(shè)數(shù)據(jù)中心。還有水冷可以不用標(biāo)準(zhǔn)水,可以用海水、生活廢水甚至是熱水,都可以用來給數(shù)據(jù)中心散熱。像阿里巴巴用千島湖的湖水做散熱,谷歌在芬蘭的哈米納建立了一座利用海水進(jìn)行散熱的數(shù)據(jù)中心,eBay將其數(shù)據(jù)中心建在了沙漠之中,數(shù)據(jù)中心室外平均溫度約為46攝氏度。

以上介紹了數(shù)據(jù)中心散熱常用技術(shù),其中有一些仍在不斷完善過程中,仍是實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)。對于未來數(shù)據(jù)中心散熱趨勢來說,除了高性能計(jì)算中心和其它基于互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心,大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心將會遷往低價(jià)更便宜、電力成本更低的地方,通過采用更為先進(jìn)的散熱技術(shù),進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)維成本,提高能效。

氣氣換熱 - 就選中惠
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