【科·堂】数据中心各种冷却技术的应用(二)

2020-04-08 10:30

在上一期【科·堂】中我们讲到了风冷机房空调和集中水冷冷冻水型空调，今天继续介绍其它几种冷却方式：

集中风冷冷冻水空调系统

只有一个冷冻水系统，在壳管蒸发器内，冷冻水与冷媒进行热交换，冷媒系统吸收水中的热负荷，使水降温产生冷冻水﹐通过压缩机的作用使热量带到翅片式冷凝器，再由散热风扇散失到外界的空气中，也就是风冷却，如图21。

图21 风冷冷冻水空调原理

3.1系统组成：系统主要由风冷冷水机组、循环水泵、定压系统、冷冻水空调末端及管路阀门等组成，如图22。

图22 风冷冷冻水空调系统架构

3.2系统特点：

优点：只有一个冷冻水系统，系统简单，运维方便；在冷冻水系统中加入防冻液，可以解决低温情况下的防冻问题。

缺点：风冷机组满负荷能效低于水冷机组，外机采用风冷，夏季易高压。

场景：在冷冻水系统加入防冻液可以防冻，故适合夏季气温不高，冬季气温低的东北、西北等极寒区域的数据中心。

水冷氟系统（集中冷却水空调系统）

只有一个冷却水系统，主要由冷却塔（推荐闭式）、冷却水泵、定压系统、壳管换热器、机房空调内机及管路阀门等组成，图23。

图23 集中冷却水空调系统原理

4.1系统特点：

优点：系统简单，只有一个冷却水系统，建设维护方便；采用壳管换热，水管不进机房；采用冷却塔散热，解决普通风冷空调外机无法布置和夏季散热不良问题；部分负荷和满负荷情况下能效均较高。

缺点：存在单点故障，需采用设备备份、环网或者双系统来解决可靠性问题。

场景：适合大中型数据中心。

双冷源空调

为了安全，部分数据中心有时还会选用双冷源空调，双冷源也有多种形式，有风冷/冷冻水/冷却水等方式，其中最常见的是风冷/水冷冷冻水型（图24）和风冷/风冷冷冻水（图25）等方式。

图24 风冷/冷冻水双冷源空调

图25 风冷/风冷冷冻水双冷源空调

液体冷却技术

液冷技术，就是通过液体直接冷却设备，液体将设备发热元件产生热量直接带走；按照液体与发热器件的接触方式，大致分为冷板式、喷淋式和全浸没式。

1、冷板式：就是将液冷冷板固定在服务器的主要发热器件上，依靠流经冷板的液体将热量带走达到散热的目的，如图26。

图26 冷板式液冷

2、喷淋式：就是在机箱顶部储液和开孔，根据发热体位置和发热量大小不同，让冷却液对发热体进行喷淋，达到设备冷却的目的，图27。

图27 喷淋式液冷

3、浸没式液冷：将发热元件直接浸没在冷却液中，依靠液体的流动循环带走服务器等设备运行产生的热量。室外散热可以采用干冷器（图28）和冷却塔等（图29）形式。

图28 全浸没液冷一

图29 全浸没液冷二

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