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如何给数据中心散热?烽火提出三点“冷思考”

2020年10月15日 09:55  中国信科集团  

今年,数据中心在国内变得愈发“炙手可热”。一方面,5G逐步走向大规模商用,数据中心作为数据处理设备的载体,承接了巨量的业务需求。另一方面,数据中心被列入国家“新基建”战略范畴,成为国家信息基础设施建设的重要一环,也是构建“经济双循环”格局的关键支撑。

近年来,数据中心单机柜功耗正快速提高,新建数据中心主流机柜功耗已提升至5~8KW。未来数年,主流新建数据中心单柜功率密度可能会进一步提升至10~15KW。此外,数据中心作为能耗大户,电力成本越来越成为数据中心运营成本的重要组成部分,极大侵蚀数据中心运营者的业务盈利能力。机柜高功率密度趋势给数据中心运营者带来了高节能需求。

据不完全统计,制冷系统占据了数据中心能耗的25%-45%。对制冷系统进行优化,降低制冷系统能耗,提高能源利用效率,构建绿色低碳的数据中心温控系统成为行业的主流建设思路。适应未来高功率密度的温控产品是保障数据中心业务稳定、可靠和可持续发展的基石。

针对这一现状,中国信科集团旗下的烽火提出了三点“冷思考”,基于这些思考而形成的烽火FitNeo高效温控解决方案已在多个数据中心项目取得了显著成效。

高热密度温控产品及解决方案

为解决数据中心超高功率密度机柜散热需求,烽火开发了FitNeo HP系列热管背板空调产品,目前最大能满足单机柜15KW的制冷需求。热管背板空调作为超近端制冷系统,制冷效率较传统房间空调有较大幅度的提升。特别是重力热管背板空调方案较房间空调或列间空调方案可提升20%~30%的机柜数。热管背板空调方案使得单位面积的机房能够承载更多的业务量,目前能有效提高投资回报率,具备明显的经济优势。

高回风温度温控产品及解决方案

根据逆卡诺循环原理,提高制冷系统蒸发温度可以提高制冷系统效率,粗略估计蒸发温度每升高1℃,EER能提高2%~3%。当前,大型数据中心新建制冷系统的主流供回水温度设计已由7/12℃逐步提高至14/20℃,末端空调设备的显热比也有了较明显的提升。

主流服务器的工作温度已经逐步提升至35~40℃乃至更高,设备对环境的适应性更加宽泛。GB50174对于机房温度的控制要求已经变更为控制送风通道的温度。所以在不影响服务器设备正常工作的前提下,抛开旧思维,提高机房回风温度,是非常有效的节能措施。

高水温工况对末端空调设备的换热效率和设备体积有了更高要求。烽火FitNeo CW系列冷冻水精密空调在不改变设备外部体积的情况下,优化内部换热设计,改善控制逻辑,提高换热效率,能提供业界领先的超高能效。

另外,应用于中小型数据中心的烽火FitNeo DX系列风冷直膨式空调系统,提高其回风温度(蒸发温度)同样能提高制冷能效。

自然冷却产品及解决方案

压缩机机械制冷系统可通过优异的产品性能、优秀的工程设计以及完善运维方案来降低系统能耗,但机械制冷到达一定程度后就几乎无下降空间,对应的数据中心PUE极限大致在1.3~1.4左右(与气候条件有关)。若想进一步降低PUE,则需要考虑压缩机机械制冷之外的其他自然冷却方式,如风冷氟泵、新风设备、水冷冷水机组的节能板换器、风冷冷水机组的自然冷却盘管等。

烽火针对不同地理气候情况提供了不同的自然冷却产品及解决方案。在自然冷源富裕的地区,烽火为客户提供带自然冷系统的冷水系统解决方案,或者一站式间接蒸发冷却产品方案。

在自然冷源相对不富裕的区域,烽火为客户提供蒸发冷凝产品及解决方案,有效降低客户的运营成本。

在新基建的热潮中,政府对于数据中心的节能要求审批并未放宽,反而有进一步加紧的趋势。如各地密集出台了相关能耗限制措施,北京和上海新建数据中心PUE不高于1.3,而深圳则进一步要求新建数据中心PUE不高于1.25。从人类的可持续发展要求层面到数据中心运营者的运维成本层面,建设绿色节能数据中心已成为越来越多相关方的共识。

基于对数据中心制冷系统节能降耗的冷思考,烽火提出了多种数据中心温控解决方案,具备安全、可靠、节能、灵活等特点,并为未来的业务需求进行了技术储备。如在已有满足单机柜功耗15KW制冷需求的热管背板产品之外,烽火已着手研究满足单机柜功耗20~25KW的空调产品。

处在政策风口之中的数据中心行业,如何进一步挖掘降低能耗的潜力,进一步发掘前瞻性的技术方向,是业内共同关注的焦点,也是需要大家进一步探讨的问题。

编 辑:孙秀杰
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