絕熱技術提高數據中心冷通道模效能

更有效率的冷通道模技術能夠幫助計算機在同樣的空間內，擁有更高效的性能。
目前，市場對於高級計算能力的需求逐年上升，系統設備性能月強大，產生的熱量也就隨之越多。隨着數據中心的需求的日益增長，對冷卻設備的要求也就越來越高。

絕熱技術提高數據中心冷卻效能
將盡可能功率大的設備集中的放在一起，佔地空間小，利用率高，這纔是降低設備成本與規模的關鍵。在這樣做的過程中，數據中心增加這些系統的功率密度，導致這些系統擁有更高的功率，產生更多的單位的熱量。
數據中心除了增加電力成本之外，業主們還擔心數據中心對於環境的影響，包括碳排放以及其對當地發電廠、用水的影響。雖然電力成本和用水情況可能因地區而異，但全國業主都考慮如何降低運營費用，並在尋找比起10年前能夠更少的利用電力與水的節能方式，以及替代電力更高效的傳輸數據的方式。
爲了確保這些系統設備運行處於最佳狀態，不導致它們過熱，冷卻系統的發展必須與時俱進。：爲了保持業務的盈利，數據中心必須平衡先進的、強大的技術與運行這種計算系統的成本的優勢。很明顯，這個行業已經不再像過去幾十年那樣繼續發展下去了——隨着需求的增長，不斷地建立越來越大的數據中心。他們必須找到有效地消除熱量的方法，而不需要顯著地增加運行數據中心的成本
高效絕熱冷卻
所有的冷卻設備都必須拒絕熱量進入大氣，大多數設計師使用的是蒸發或空氣冷卻設備。使用蒸發冷凝器（冷卻塔）的設備比空氣冷卻更節能，但它們在使用期間，需要用到大量的水，需要昂貴的維護費用和化學處理。數據中心每年可以輕易地使用掉數百萬加侖的水。
備註：蒸發冷凝器（冷卻塔）：是製冷系統中的主要換熱設備，它的作用原理是：製冷系統中壓縮機排出的過熱高壓制冷劑氣體經過蒸發式冷凝器中的冷凝排管，使高溫氣態的製冷劑與排管外的噴淋水和空氣進行熱交換。即氣態製冷劑由上口進入排管後自上而下逐漸被冷凝爲液態製冷劑。配套引風機的超強風力使噴淋水完全均勻地覆蓋在盤管表面，水借風勢，極大的提高了換熱效果。溫度升高的噴淋水由部分變爲氣態，利用水的汽化潛熱由風勢帶走大量的熱量，熱氣中的水滴被高效脫水器截住，與其餘吸收了熱量的水，散落到PVC淋水片熱交換層中，被流過的空氣冷卻，溫度降低，進入水箱，再經循環水泵繼續循環。蒸發到空氣中的水分由水位調節器自動補充。
換熱管採用多種形式，常用的有碳鋼熱浸鋅管（又分圓管和橢圓管）、鋁合金管、不鏽鋼管（又分314/316圓管、波接管 ）；其中碳鋼熱浸鋅型蒸發式冷凝器爲最早開始使用的產品且佔有國內大部分的用戶主要用於高壓氣體冷凝、冷卻，適用壓力範圍在0—30MPa；鋁合金型蒸發式冷凝器爲新型節能型新一代產品適用於冰機制冷劑冷凝，適用壓力範圍在0—5MPa；不鏽鋼管蒸發式冷凝器主要用在一些化工廠的腐蝕性氣體冷卻及冷凝工藝中。
製冷蒸發式冷凝器的外殼一般用鍍鋅板噴塑，後因不耐腐蝕，逐漸採用了鍍鋁鋅板噴塑，市場上最新使用的是鍍鋁鎂鋅板，這種板材有不鏽鋼的特點，不生鏽，外觀好看，易加工。
當室外溫度很低時，空氣冷卻設備運轉良好，但是在高溫季節，它們能吸收更多的能量。這種更高的能源需求需要一個更大、更昂貴的基礎設施來支持它。例如，備用發電機，備用發電機的功率要儘可能的大，以此滿足冷卻系統的需要。
最近，新技術已經使用了第三種選擇——絕熱冷卻，它將蒸發和空氣冷卻結合到一個系統中。絕熱冷卻系統利用水的蒸發來冷卻周圍的空氣，使其在溼球的溫度範圍內達到幾度，這樣就可以進行更冷、更有效的操作。
與傳統的不斷使用水的冷卻塔不同的是，絕熱系統僅在一年中最熱的月份使用蒸發冷卻。空氣冷卻只會在的環境溫度非常高的情況效率有所損失，所以這是唯一真正需要蒸發冷卻的時間。在其餘時間內，該系統不需要使用任何水就可以滿足設備的冷卻負荷，作爲簡單的空氣冷卻系統運行。
在大多數氣候條件下，這些系統可以在一年的時間裏乾燥多達85%，每年的用水量比其他系統少90%。當週圍的空氣足夠熱，需要蒸發冷卻時，系統就會切換，有效地處理全年的製冷需求。
當室外溫度不再高時，不再需要蒸發，系統可以在沒有水的情況下過渡到乾燥空氣冷卻。以這種方式建立的系統使數據中心能夠有效地處理冷卻，同時比傳統的冷卻系統使用更少的水。
蒸發被限制在絕熱部分，所以傳熱盤管保持完全乾燥，防止不希望的結垢積聚，並減少對昂貴的化學處理系統的依賴。
絕熱系統比空氣冷卻系統消耗更少的能量。這些較小的功率系統反過來可以降低備用發電機的規模。基礎設施成本的大大降低了建設設施的成本，同時也降低了電力和水電費。此外，它還節省了空間，可以放置數據中心其它電子設備。
經濟解決方案
數據中心面臨的最大的挑戰是要用更少的錢去做更多的事情，數據中心正在尋找創新的方法來保持運營成本儘可能的低，但計算機技術卻在每三個月就會發生一次變化。面對未來電子設備更密集、更強大的功率時，數據中心的冷卻技術必須跟上電子設備技術發展的步伐。
絕熱技術已經被用於空氣處理的數據中心工業很多年了，但是直到最近，它還沒有被應用到機械設備中。在機械設備上的新產品，包括包裝的絕熱冷卻技術，幫助數據中心的所有者應對不斷上升的公用事業成本和環境問題帶來的挑戰。絕熱冷卻把最常用的冷卻系統的最好方面結合在一起。

數據中心絕熱冷通道模

冷通道模，每年需要企業計算和存儲的電子數據量呈指數級增長。新建的數據中心所增加的可用物理空間，已難以滿足市場需求的增長。因此，人們面臨的挑戰是在相同的空間提供更多的計算能力和電力容量。在相同的物理空間中要求更高級別的計算處理能力增加了熱密度，所以數據中心業主需要更加高效的冷卻系統，以便在滿足業務增長的情況下滿足市場需求。

如今受到業界關注的一個冷卻技術是絕熱冷卻，其用水量比其他製冷系統少90％。
平衡環境和底線
隨着互聯網的快速發展，企業對更高的計算能力的需求逐年上升，但IT系統越強大，產生的熱量就越多。隨着數據中心的發展，對冷卻設備的要求也越來越高。將數千瓦的計算機資源部署在更小的空間是降低設備成本和規模的關鍵。在這樣做的過程中，數據中心將會增加IT系統的功率密度，而增加了功率，每單位面積的熱量就會相應提高。
除了增加電力成本外，數據中心所有者和運營商也比較關注環境影響，包括碳排放及其對當地發電廠和用水量的影響。雖然電力成本和供水量可能因地區而異，但世界各地的數據中心所有者都關注降低運營支出，並設法更有效地傳輸和處理數據，並使其電力能耗和用水量少於10年前的水平。
爲了確保這些強大的IT系統處於最佳狀態，並且不會由於過熱而影響正常運作，其冷卻系統也必須適應和增長。爲了保持業務盈利，數據中心必須平衡先進的性能，強大的技術優勢，以及運行這樣的計算系統的成本。業界廠商已經明白，數據中心行業已經不能這樣再持續數十年的發展，而隨着需求的增長，將不斷建立規模更大的數據中心。必須有效地清除機房熱量，而不會大大增加運行數據中心的成本。
高效絕熱冷卻
所有冷卻設備必須將熱量排除在空氣中，大多數設計者都使用蒸發或空氣冷卻。蒸發冷卻器（冷卻塔）比空氣冷卻系統更節能，但它們使用大量的水，需要成本高昂的人工維護和化學處理。數據中心每年可以輕易地消耗數百萬加侖的水。
當環境溫度低時，空氣冷卻設備運行良好，但在炎熱季節會消耗更多的能量。這種更高的能源需求需要一個更大和更昂貴的基礎設施來支持它。例如，後備發電機的尺寸必須儘可能大，因此相對於蒸發系統而言，備用發電機的尺寸要大得多。
最近，出現的新技術可以爲數據中心提供第三種冷卻方案，即絕熱冷卻，將蒸發和空氣冷卻集成到一個系統中。絕熱冷卻系統利用水的蒸發效應將周圍空氣預先冷卻溼球，從而使冷卻器更爲有效，操作更爲高效。
與不斷使用冷卻水傳統的冷卻塔不同，絕熱冷卻系統只能在日常最熱的部分使用蒸發冷卻。空氣冷卻在異常高的環境溫度下只會降低效率，所以這纔是真正需要蒸發冷卻的唯一時間。在其餘時間內，絕熱冷卻系統可以滿足設備的冷卻負載的需求而不使用任何水，只是作爲一個簡單的空氣冷卻系統運行。
在大多數氣候條件下，絕熱冷卻系統每年的用水量比其他系統少90％。當環境空氣較高，需要蒸發冷卻時，絕熱冷卻系統進行切換，有效地處理全年的冷卻需求。當環境空氣降低時，不再需要蒸發冷卻，絕熱系統可以切換到沒有水的乾燥空氣進行冷卻。以這種方式設置的絕熱冷卻系統允許數據中心在使用比傳統冷卻系統少得多的水的情況下有效地冷卻IT設備。
因其蒸發過程限制在絕熱部分內，因此傳熱盤管可以保持完全乾燥，防止不必要的結垢，並減少對成本高昂的化學處理系統的依賴。
兩全其美
絕熱系統比空氣冷卻系統消耗的電能要少得多。這些功率較小的系統可以減少支持冷卻系統的備用發電機的尺寸。這降低了基礎架構成本的降低，也降低了建設設施的成本，同時也減少了電費和水費。此外，它還節省了數據中心空間，當需要擴展題時，可以用於部署數據中心的IT設備。
絕熱技術多年來已被用於在數據中心行業空氣側的空氣處理，但只能在機械設備中使用，在工廠生產製造的封裝單元可立即使用。該技術可應用於流體冷卻器、冷凝器、冷凝機組、冷水機組。
爲了減少工作量，數據中心正在尋求創新的方法儘可能地降低運營成本，而計算機技術的更新升級日新月異。爲了滿足部署更密集和更強大的IT設備的用戶需求，數據中心技術也迫切需要可以跟上時代發展和進步的冷卻技術。機械設備的新產品，其中包括包裝絕熱冷卻技術，這有助於數據中心的所有者和運營者應對日益增長的電力成本問題和環境問題帶來的挑戰。

“冷通道模氣流遏制系統”在數據中心機房中的應用

對於採用冷通道模氣流遏制系統與未採用氣流遏制措施的傳統數據中心相比,氣流遏制解決方案能夠消除熱點,提高節能效果,對已有數據中心來說,最佳氣流遏制解決方案取決於數據中心的約束條件,下面本文講解“冷熱通道氣流遏制系統”在數據中心機房中的應用,以及數據中心的各種約束條件,提供了確定最佳氣流遏制解決方案的建議。

對於熱通道氣流遏制系統,因爲可以取得最好的節能效果,所以倍受青睞,而對於採用高架地板作爲氣流分配方式的已有數據中心,冷通道氣流遏制系統則更簡單易行,經濟高效。數據中心氣流遏制策略能夠大幅提高傳統數據中心製冷系統的可預測性和效率,事實上大多數已有數據中心由於受各種條件的制約,只能採用某些類型的氣流遏制策略。
冷熱通道氣流遏制能爲數據中心帶來如下一些重要益處:
(1)通過防止熱點的出現可以提高可靠性。氣流遏制可以防止冷熱氣流混合,從而爲它設備提供均勻的,更低的進氣溫度,從而減少熱點的發生。
(2)通過消除熱迴風再循環,能夠提高機櫃功率密度。對於一個未採用氣流遏制措施的傳統高架地板數據中心來說,機櫃功率密度一般保持在平均6千瓦/機櫃以下,以防止它設備排出的熱風再循環重新進入它設備。通過採用氣流遏制以及密封孔洞,切斷了熱風再循環的路徑,因此機櫃的功率密度可以提高,而且不必擔心熱點的威脅。
(3)通過增大經過冷卻裝置空氣的“溫差”(冷送風與熱迴風之間的溫差)來提高製冷能力。在一個未採用氣流遏制措施的傳統高架地板數據中心內,製冷裝置所供應的冷風中,因爲存在一些泄漏通道,其中50%以上的冷風會繞過它設備直接返回製冷裝置,在採用氣流遏制系統後,供應的冷風將被直接直接送入它設備,吸收熱量並將這些熱量輸送到製冷裝置。排氣溫度越高,製冷裝置的溫差將越大,可以將製冷能力提高20%,甚至更高。
(4)因爲採用了氣流遏制系統,可以有效隔離冷熱氣流,所以能夠關閉多餘的製冷裝置,從而提高了製冷系統的節能,另外,自然冷卻的時間也得以延長,也就是說,當室外溫度低於室內溫度時,製冷系統的壓縮機不必工作就能將熱量排到室外。
部署氣流遏制系統的兩種方法:
冷氣流遏制與熱氣流遏制是實施氣流管理策略的兩種方法,與未採用氣流遏制的傳統架構相比,它們都能夠實現大幅節能,那麼,我們爲什麼要從它們當中選擇其一呢?爲什麼不能同時採用冷熱氣流遏制,並將設施的其它區域採用樓宇通風系統進行冷卻呢?除了它機櫃位於比較惡劣的環境外(比如生產車間),同時採用冷熱氣流遏制並不會帶來多少好處。採用其中一種就足以防止冷熱氣流的混合。

冷通道模在資料中心的應用優勢

數據中心建設規模日益增大，採用大型的冷通道模解決方案，系統雖然複雜，但是能效高、節能效果明顯，日益成爲主流。

數據中心基於自身的應用特點，對離心式冷水機組有着更高的要求，比如要求機組更加穩定可靠、節能、避免喘振、快速重啓等等。
而變頻離心式冷水機組契合了數據中心的應用要求，目前已經在數據中心行業廣泛使用。
下面我們看一下變頻離心式冷水機組在數據中心中的應用優勢：
1、  變頻機組能效更優
IDC數據中心冷水機組設計多爲N+1冗餘設計，結合變頻機組熱備模式運行，即使數據中心IT設備負載率很高的情況下，冷機絕大部分時間也在部分負荷狀態運行。
以某品牌某款機組爲例（冷凍水供回水溫12/18℃），機組在80%負荷百分比、不同冷卻水進水溫度條件下的情況下，變頻機組與定頻機組能效對比：
可以看出，變頻離心冷水機組在部分負荷下效率比定頻機組高很多。
並且，隨着冷卻水進水溫度降低，變頻機組的節能效果更加明顯。
2、  提高可靠性
2.1啓動電流低
定頻機組爲星三角啓動。
一次啓動電流高達滿負荷電流的200~250%，二次啓動電流甚至可能高達滿負荷電流的500%.
變頻機組爲軟啓動，啓動電流不會超過滿負荷電流，減少了設備的電流衝擊，延長設備壽命。
2.2 快速重啓
對數據中心而言，短時間的供冷中斷不但會造成室內熱量的大量堆積、溫度迅速升高，還將導致IT設備性能降低、使用壽命縮短等一系列更爲嚴重的後果。
所以爲了應對短時斷電或電源切換等極端情況，數據中心通常要求冷水機組在儘可能短的時間內實現重啓及加載。
變頻冷水機組沒有啓動時間間隔的限制，機組可頻繁啓停，機組在帶UPS快速啓動的情況下，可實現在1分鐘之內重啓，2分鐘內到達80%負荷輸出，定頻機組難以實現。
2.3避免喘振
喘振主要是因爲冷凝壓力與蒸發壓力壓差過高或壓縮機制冷劑流量過低。
定頻機組在低負荷運行時，只能選擇調節導流葉片開度，很容易發生喘振現象。
變頻機組在低負荷狀態運行時，同時調節導流葉片開度和電機轉速，調節機組運行狀態，可控制離心機組迅速避開喘振點，避免喘振對機組的傷害，確保機組運行安全。
當然，給機組配置熱氣旁通避免喘振會更加放心。
3、  其他
變頻機組還有其他優點，比如部分負荷運行時噪音降低、提高機組功率因數、減少備用發電機容量、如果配置機載啓動櫃還可以節省佔地面積等。
但同時，變頻機組的變頻器也會對通信及數據中心配電網產生高次諧波。
高次諧波不僅造成設備自身和電網相當大的附加無功電能，而且會干擾通訊系統，嚴重情況會造成系統死機、控制失常停機，甚至會丟失實時數據，影響設備正常運行並且縮短使用壽命。
因此，對於冷水機組機載變頻裝置要求配置濾波器。
尤其是IT設備與變頻器在同一個變壓器下，應配置有源濾波器。
隨着離心式冷水機組在大型超大數據中心中的廣泛使用，變頻技術已經比較成熟並深入人心。
但變頻機組絕大多數爲單級壓縮機組，我們也期待着多級壓縮與變頻技術的有機結合，通過更多的案例看看會有怎樣的效果。
與此同時，考慮到機組的節能降耗、穩定可靠，變頻磁懸浮機組也越來越受關注，也期待其精彩的表現。

机房冷通道模中干燥剂有什么作用

在機房冷通道模中會有許多有害物質經過各種途徑進入到管路中，常見的有以下幾種：
1、出產或修理進程
這時候製冷劑體系都會對外界敞開，不管時刻長短，都會有水氣，灰塵進入到體系管路中，在焊接進程如果沒有通氮氣維護還有可能產生銅氧氣膜，乃至是焊渣；
2、充注製冷劑或冷凍油
如果這些東西的自身有許多固體雜質和水分，都會帶到體系裏邊並腐蝕體系中的金屬部分；
3、在製冷體系運轉中
在運轉中，製冷劑中含水分時會水解生成酸性物質，對金屬產生腐蝕。製冷劑和潤滑油的混合物能夠溶解銅，並會帶到緊縮機在其金屬表面上構成銅膜，然後影響緊縮機的作業。

4、冷凍油
溫度低到一守時冷凍油會分出石蟆，並且關於環保製冷劑運用的POE油，吸溼性比較強，因而更簡單水解出酸性特質。
以上物質的存在會嚴重威脅或損壞體系中的運動部件及需求緊縮氣體的氣缸和製冷體系的功能，所以都要及時剷除。
枯燥過濾器裏邊起作用的資料首要有
1、金屬過濾網：過濾較大固體顆粒（首要用於R22及運用礦物油等對水分不靈敏的中小型體系中）；
2、聚脂過濾網：過濾細小顆粒；
3、玻璃棉：過濾細小顆粒；
4、分子篩：過濾較大顆粒固體雜質，首要是吸收水分，是其他物質的3-4倍，也可吸鄰近酸性物質；
5、活性氧化鋁：吸收水分，首要是酸性物質。
6、活性碳：吸收白臘，不過由於冷凍油只要在溫度低於-35度時纔會分出白臘，所以在中高溫運轉 的體系中不需求用到。
常用機房精密空調枯燥劑特色如下，它們依據運用特色分別做成兩種方式：
1、小球組合型，許多枯燥劑做的小球充填在枯燥過濾器內的一個容器內。
2、硬質濾芯型，經過一系列工藝把枯燥劑做成硬質濾芯，然後裝在枯燥過濾器的固定支架上。
枯燥過濾器的功能於分類：
1、過濾才能
過濾網一般由不鏽鋼，磷青銅或黃銅做成，過濾氣態製冷劑一般用70-100目，過濾液態製冷劑可用60目，但膨脹閥和電磁閥前的過濾網需求選用120-200意圖細濾網。不過現在一般不運用金屬濾網，而直接用枯燥劑構成細小流道，或聚脂濾網，或玻璃棉，既能夠吸溼又能夠過濾，過濾才能可達20um（700目），不過如果運用硬質濾芯的，過濾才能只要40um（380目），由於它是經過多孔滲水來吸附水分，所以不太簡單擋住固體雜質，當製冷劑的流速稍大一點就很簡單把固體雜質沖走，如果添加濾芯密度，這又會添加阻力，使壓力捐失增大。這是它的結構特色決議的。
2、吸溼才能
關於製冷體系內的含水量是越小越好，並且不同的體系在關閉前的狀況不同，抽真空時刻長短，充注製冷劑質量好壞都會有影響，所以關於按規範流程出產的製冷產品很難斷定需求運用多大吸溼才能的枯燥器，因而一般枯燥過濾器出產廠家依照ARI710規範的要求來標稱，如DANFOSS的枯燥過濾器名義吸溼才能是在以下條件測得：（ALCO的也是一樣，僅僅個別參數有差異）。
3、功能性
液管用枯燥過濾器，吸氣管用枯燥過濾器（又叫緊縮機焚燬用枯燥過濾器，），它們都能夠去除可能損壞體系的物質，但重點有所不同。
液管用枯燥過濾器首要維護截止閥，膨脹閥等閥件，以及防止毛細管等節省元件的阻塞，在製冷體系中是規範的裝備。由於這兒流速低，這樣過濾作用好且壓降也小，後面跟着的受維護的閥件也多。在液管枯燥過濾器後面一般是跟着示液鏡。還有一種是在緊縮機焚燬後爲了加強整理受污染的管路的才能而專門運用的枯燥過濾器，它比正常運用的具有更大的吸溼和除酸才能。
機房精密空調吸氣管用枯燥過濾器首要維護緊縮機。吸氣管用枯燥過濾器內行業界應用得還不算多，正式作爲體系裝備的一般有兩種景象：
1、現場裝置的體系：由於現場裝置不同於工廠，現場環境雜亂，潔淨程度差，所以最好能在吸氣管裝置枯燥過濾器。（可是國內現在關於中小型如分體式管道機等現場裝置產品都沒有裝置，靠施工單元自身工藝來確保質量，當然這是對R22的產品，不知環保製冷劑有沒有加強這方面的維護。）
2、大型體系：由於緊縮機的成本比較高，在吸氣管裝一個可拆卸的枯燥過濾器來維護緊縮機是值得的。
吸氣管枯燥過濾器爲了確保壓降儘可能小（吸氣管的壓降對體系功能的影響比較大），所以一般比液管用的大（首要指流轉才能）。由於吸氣管用枯燥過濾器首要是在緊縮機焚燬的情況下運用，所以它能在短時刻內就會吸附到很多的水分和酸性物質或固體雜質，這些東西會使枯燥過濾器的流轉才能下減，然後影響功能，所以在吸氣管枯燥過濾器進出口鄰近一般會各帶有一個接口用來測驗枯燥過濾器的壓力丟失，如果測出的進出口壓力差超越下值時，就要替換枯燥過濾器了。
在枯燥過濾器之後一般要裝置一個帶有溼氣指示器的視液鏡，此刻其指示意義如下：
綠色：製冷劑中無危險溼氣；
黃色：在膨脹閥之前的製冷劑中溼氣含量過高。
氣泡：1）枯燥過濾器壓降過高。2） 無過冷。3） 整個體系中製冷劑缺乏。
當壓降超越以下值時必須替換吸濾器：
空調體系：0.50bar；製冷體系：0.25bar；冷凍體系：0.15bar
裝置機房精密空調裝置時必須使流體方向與過濾器標籤上的箭頭方向一致。枯燥過濾器的方位不限，但必需求記住以下幾點：流向朝下的筆直裝置表明能夠快速排放/清空製冷體系；關於流向朝上的筆直裝置，排放/清空則需求較長的時刻，由於需求將製冷劑排出枯燥過濾器。
枯燥過濾器替換條件
1. 視液鏡指示溼氣含量過高（黃色）。
2. 過濾器的壓降過高（正常作業時視液鏡中呈現氣泡）。
3. 製冷體系替換了首要零件，例如緊縮機。
4. 每次製冷體系被翻開時，例如，替換了膨脹閥中的流口組件。不得重複運用舊的枯燥過濾器。如果在溼氣含量較低的製冷體系中運用或者當其受熱後，則它將會釋放出溼氣。