隨著數據中心行業的不斷發展,與之配套的數據中心空調技術也在迅速發展,其發展大致可分為以下三個時期:
早期數據中心空調系統(1950-1970年)
前期的機房是為某臺計算機(大、中、小型機)專門建設的,并沒有統一的標準,完全是在摸索建設的。由于沒有專門的機房專用空調設備,這是機房的空調采用普通民用空調或者利用大樓空調系統集中供冷的舒適性空調設備,然而,舒適性空調是針對人所需求的環境條件設計的,并非為了處理數據機房的熱負荷集中和熱負荷組成,只有降溫功能,沒有精密的溫度控制,沒有濕度控制功能,沒有嚴格的除塵措施,也沒有測試指標。在機房內使用舒適性空調時遇到如下問題:
舒適性空調無法保持機房溫度恒定,可能會導致電子元器件的壽命大大降低。
無法保持機房溫度均勻,局部環境容易過熱,從而導致機房電子設備突然關機。
無法控制機房濕度,機房濕度過高,會導致產生凝結水,可能造成微電路局部短路;機房濕度過低,會產生有破壞性的靜電,導致設備運行失常。
風量不足和過濾效果差、機房潔凈度不夠,會產生灰塵的枳聚而造成電子設備散熱困難,容易過熱和腐蝕。
舒適性空調的設計選材可靠性差,從而造成空調維護量大,壽命短。
發展數據中心空調系統(1970-2000年)
出現了專門為當個計算機系統設計的機房,有了專用的機柜(大、中、小機柜),并且開始逐步制訂標準,包括機房選址、面積等。機房制冷也從普通的民用舒適性空調機和集中冷卻,開始轉向采用恒溫恒濕的機房專用精密空調機,機房除塵方面采用新風系統和機房正壓除塵,從而實現數據中心保持適度恒定,良好的空氣潔凈度、具備遠程監控等要求。
機房專用精密空調在設計上與傳統的舒適性空調有著很大的區別,表現在以下幾個方面:
大風量、小焓差
全年制冷運行
恒溫恒濕控制
送風方式多樣
可靠性高
創新期數據中心空調系統(2000年-至今)
隨著互聯網的發展,信息化的來臨,對數據中心的需求也逐漸增大;數據中心也逐漸進入到各個行業,大家對數據中心的理解和要求也出現了不同之處;一般企業認為數據中心是成本中心,數據中心租賃企業認為數據中心是利潤中心,金融行業對數據中心可靠性要求嚴格,制造業數據中心對易用性和成本提出很高要求。多種不同的需求促進數據中心行業的迅速發展和創新方案的產生。
如送風方式的創新,從下送風到靠近電源的列間空調設備;冷源的創新,自然冷源的應用逐漸走向普及;建設模式的創新,模塊化的方案;工業化的創新,大型數據中心引入工業化的建設理念;各種空調設備的創新,目前設備的能效、性能、控制等和十年前不可同日而語。
數據中心空調系統的發展趨勢
為了保障數據中心空調系統的高可用性,在空調系統設計中,可用性、綠色節能、動態冷卻則是未來的發展趨勢。
可用性
數據中心對可用性的要求遠遠高于普通的商業樓宇,空調系統同樣如此;目前對可用性的要求一般分為A級和B級,需要空調系統有冗余設計,出現故障要有應急方案;傳統的分散式空調系統可用性比較高,設置冗余后,單臺機組不會影響數據中心的正常運行;大型數據中心應用的集中冷源系統,對可用性帶來更多的挑戰,多個節點需要設計能備份的冗余方案。
隨著綠色數據中心概念的深入人心,建設具備節能環保特點的綠色數據中心已經成為數據中心建設和使用以及設備供應商的共識;在低碳化潮流下,數據中心急需有所作為;制冷系統是數據中心的耗電大戶,約占整個系統能耗的30%-45%,制冷系統的節能受到了前所未有的關注。優化送風方式、冷熱通道布局、冷熱通道隔離、智能群控、利用室外自然冷源等方案已經呈現出百花齊放的現象;還有數據中心采用了熱回收裝置產生熱水,作為生活、洗澡、游泳池等用途,降低整個系統的碳消耗。
在溫濕度設定方面,ASHRAE在2011版本中推薦的溫度范圍為18℃-27℃,推薦的濕度范圍為大于5.5℃的露點溫度的相對濕度,即小于60%的相對濕度和15℃的露點溫度;放寬的要求在保證機房設備正常運行的同時,可以減少機房制冷、加熱、加濕、除濕的耗能,降低機房空調系統的能耗并提高能耗。
在節能機房空調設備方面,變容量壓縮機、高效EC風機、節能智能控制、利用自然冷源等技術的應用使得機房空調機組的能效和適應性越來越強。
對于水的關注也逐步進入了大家的視野,WUE,水的消耗和循環水應用,雨水的應用也在數據中心的設計中得到重視。
動態化