数据中心水冷冷冻水空调系统应用研究.docx

数据中心水冷冷冻水空调系统应用研究王克勇 卢智军 卜东洁 潘 俊江苏省邮电规划设计院有限责任公司引言随着国家信息化水平的不断提 国内外标准对空调水系统的要求水冷冷冻水空调系统在民用建 TIA-942标准中的Tier 等级。目前国内大型数据中心机房空调系统设计大 都采用Tier 标准。高，通信行业各项业务飞速发展。随 着业务量和网络规模的快速扩张， 能源消耗持续增加，2010年全行业 综合耗电达到了334 亿度，同比增长15.3%。“十二五”是新一代移动通 信和下一代互联网等新技术、新网络 的引入期，视频、图像等新业务、新 应用带来数据业务快速增长，大规模 数据中心的建设使得集成度高、能耗 大的数据单架设备大量增加，能源 消耗总量呈指数增长。通信行业面 临巨大的节能减排压力，到2015年单 位电信业务总量综合能耗比2010年下 降10%，新建大型云计算数据中心的 PUE值在1.5以下。由于水冷冷水机组的高能效比， 同时，在冬季还可以采用冷却塔供冷系 统运行，在大型数据中心机房楼采用水 冷冷冻水空调系统已经成为一种趋势。筑中已经应用很久，但在通信机房 采用水冷冷冻水空调系统近几年才 开始。 数据中心机房放置的服务器是很 重要的设备，这对数据中心的水冷冷 冻水空调系统的安全性、可靠性提出 更高的要求。空调系统在设计时必须 考虑必要的设备和管道的备份冗余。 国内外数据中心设计规范和标 准都对不同等级的数据中心机房的 水冷冷冻水空调系统配置提出相应 的要求。电子信息系统机房设计 规范、美国数据中心电信基础 设施标准、中国电信I D C机房设 计规范中对水冷冷冻水空调系统 的要求见表1。 从表1可以看出，国际标准和中 国电信I D C机房设计标准中A级相当于3种典型水冷冷冻水空调系统分析典型的水冷冷冻水空调系统包括以下3种，下面分别进行分析。3.1北方某数据中心机房空调系统(1)设计方案北方某数据中心空调水系统设 置完全独立的两个子系统（A、B系 统）。其冷水机组、冷冻水泵、冷冻 水管、冷却塔、冷却水泵、冷却水 管完全独立，末端空调机组分别接入 A、B系统。每个子系统的设计容量占 整个数据中心总冷负荷的70%，同时 A、B系统满足冷水机组备份不少于 台，且每个机房的末端空调机组备份 不少于台。A、B系统分别设置两台24 TELECOMMUNICATIONS TECHNOLOGY/ 20133随着节能压力的增大，在大型数据中心机房采用水冷冷冻水空调系统已经成为一种趋势，通过分析3种典型的水冷冷冻水空调系统的优缺点，为今后数据中心空调水系统的设计提供参考。关键词数据中心 空调水系统 节能减排摘要防污染网补水管 CT-1 CT-2 CT-3 CT-4LOA-1LOA-2LOB-1LOB-2LB-1LA-1LOA-1 LOA-2 LOB-1 LOB-2LA-2LB-2B系统LOB-2L-4分水器A L-3集分水器机房专末端接管示意接自来水管集分水器B集水器A 集水器B分水器B用空调LOA-2L-2落地式 膨胀水箱L-1A系统A冷水机组和冷水泵、两台冷却塔和冷 却水泵，每个子系统内部的冷水管、 冷却水管共用。A、B系统内冷却塔并 联和冷却水泵分别并联后再相连。正 常运行时，A、B系统同时工作。其原 理如图所示。(2)主要优点A、B系统完全独立，互不影响。 A、B系统不需要切换，运行维护比较简单，减少维护的工作压力。 管道比较简单，末端机组仅接入一个子系统。 当一台冷水机组、冷水泵、冷却塔或冷却水泵出现故障时，系统在不 进行任何操作的情况下，还能够提供 整个机房所需的冷负荷。A、B系统内的两台冷却塔可以对 应系统内任意一台冷水机组使用。(3)不足之处A、B系统内部分冷水和冷却水管共 用，如果出现故障，该系统将退出服务。 冷水机组和末端空调机组配置往往大于“N +1”配置，投资较大。 A、B系统管道没有完全备份，当一个子系统的管路出现故障时，空调 系统仅能提供70%的负荷，机房温度会逐步上升。3.2江苏某数据中心空调系统(1)设计方案江苏某数据中心空调水系统设置A、B两个子系统。冷水机组采用3+1备份，每个子系统设置2台冷水机组， 每台冷水机组的冷却水系统独立设 置。冷水管道（集分水器到末端空调 机组）采用双回路，并完全备份。A、 B系统的4台冷水机组同时接入A、B系 统的集分水器。A、B系统的冷水管（4根）均接 LOA-1LOB-1用空调LA-1LA-2L-4L-2 25LOA-1LOA-2LOB-LOB-2表1 国内外标准对空调水系统的要求标准GB50174-2008TIA-942中国电信IDC机房设计规范项目A级B级C级Tier Tier Tier A级B级C级制冷主机和水泵、冷却塔等主设备N+X冗余（X=1N）N+1冗余NNN或2（N1）N+（1N）N+1N+X冗余（X=1N）N+X冗余（X=1N）N+1冗余恒温恒湿空调N+X冗余（X=1N）N+1冗余NNN或2（N2）N+（1N）N+1N+X冗余（X=1N）N+X冗余（X=1N）N+1冗余冷冻水管、冷 却水管系统无相关描述独立双回路独立双回路单回路独立双回路双回路单回路防污染网补水管 CT- CT-2CT-3CT-4机房专 LOA-2LOB-2末端接管示意LB-1LB-2B系统 LOB-2分水器A 集水器A 集水器B 分水器B L-3集分水器A 集分水器BLOA-2落地式 接自来水管 膨胀水箱L-1A系统图1 北方某数据中心空调水系统原理特别报道CT-1 CT-2 CT-3 CT-4LOA-1LOA-2LOB-1LOB-2LOA-1 LOA-2 LOB-1 LOB-2 B系统 L-4L-3L-2防污染网补水管末端安装示意 LB-1LA-1分水器A 集水器A 集水器B 分水器B接自来水管 落地式膨胀水箱分集水器B分集水器ALB-2LA-2L-1A系统机房专用空调图3 南方某数据中心机房空调水系统原理防CT-1 CT-2 CT-3 CT-4B系统L-4L-3L-2补水管机房专 用空调末端接管示意分水器A 集水器A 集水器B 分水器B集分水器A 集分水器B落地式 接自来水管膨胀水箱L-1A系统污染网防污染网供电与节能接自来水管落地式LOA-2LOB-2LA-1LA-2接自来水管26 TELECOMMUNICATIONS TECHNOLOGY/ 20133LOA-1LOA-2LOB-1LOB-2防 染网补水管 CT-1 CT-2 CT-3 CT-4机房专 用空调末端接管示意 B系统L-4分水器A 集水器A 集水器B 分水器B L-3 集分水器A 集分水器BL-2膨胀水箱 L-1A系统图2 江苏某数据中心空调水系统原理防污染网补水管 CT-1 CT-2 CT-3 CT-4LOA-1 机房专 LOB-1 用空调末端安装示意 LB-1LB-2B系统 L-4分水器A 集水器A 集水器B 分水器B L-3 分集水器A 分集水器BL-2落地式 膨胀水箱L-1A系统图3 南方某数据中心机房空调水系统原理入末端空调机组。为提高空调系统运 行的安全性，A、B系统同时运行，末 端空调机组间隔接入A、B系统。其原 理如图所示。(2)主要优点每台冷水机组的冷却水系统完全 独立，互不影响，一个冷却水系统出 现故障仅影响一台冷水机组的运行， 冷却水系统不需要切换。当任一集分水器到末端的冷水管 出现故障，另一套系统可以承担整个 系统的负载。冷水机组和末端空调机组备份方 式采用“N +1”，投资较低。(3)不足之处管道比较复杂，冷却水管道比较 多，制冷机房需要更大的空间，冷却 水管道井比较大。正常运行时，A、B系统分别承担 数据中心机房楼50%的负荷，当一台冷 水机组出现故障时，必须进行末端机 组的冷水管切换才能满足整个大楼的 冷负荷需求。当A系统中冷水机组L-1和冷却塔 C T-2同时出现故障时，A系统将退出 服务。3.3南方某数据中心空调系统(1)设计方案南方某数据中心空调水系统设置当某冷却水系统管路出现故障 时，必须进行切换，才能保证整个系 统的正常运行。A、B两个子系统。冷水机组采用3+1备份，每个子系统设置2台冷水机组，4台冷却塔并联后和冷水机组连接。冷 水管道采用双回路，且完全备份。A、 B系统的4台冷水机组同时接入A、B系 统的集分水器。A、B系统的冷水管均接入末端 空调机组。为提高空调系统运行的安 全性，A、B系统同时运行，末端空调 机组间隔接入A、B系统。冷却水系统 分为A、B系统，正常状态下，两个系 统同时运行。该系统和江苏某数据中 心空调系统主要的区别在于冷却水系 统的设置。其原理如图3所示。(2)主要优点冷却水管道较少，安装较方便， 节省层高和管道井的空间。每台冷却塔可以对应任意一台冷 水机组使用。(3)不足之处多台冷却塔并联，因为每个冷却 水系统的管道不一样，调节冷却水系 统平衡比较困难。结束语以上对3种典型空调水系统的优势和局限性进行分析、探讨，设计人员 可结合具体项目的特点，选择最合适 的空调水系统。参考文献1 中国电信集团公司.中国电信2011 年节能减排技术指导意见2 工业和信息化部.通信业“十二五”发展规划,2012如对本文内容有任何观点或评论，请发E-m a i l 至。作者简介王克勇硕士，现任职于江苏省邮电规划设计 院有限公司，工程师，研究方向为空 调、咨询、数据中心、节能减排。 卢智军 本科，现任职于江苏省邮电规划设计院 有限公司，工程师，研究方向为通信电 源、咨询、数据中心、节能减排。27诺基亚西门子通信智能 Wi-Fi 助力移动网络无 SAS推出可视化分析助力企业释放大数据真正价值 缝集成全球商业分析软件与服务供应商S A S公司最近推出S A S诺基亚西门子通信推出智能 W i-F i助力无线局域网与蜂 可视化分析解决方案（SAS Visual Analytics）新版本，满足 窝移动网络无缝集成。智能 Wi-Fi 包括4个元素，可将运营商 规模从大到小的各类型企业对于数据分析的需求。作为S A S 控制的 W i-F i 和蜂窝服务整合至一个具有流量导向功能的异 高性能分析方案家族中最新一款产品， 其内存分析的卓越速 构网络 (H e t N e t)中。这样运营商就可以选择最佳的无线接入 度、自助服务功能和高度可视化的界面可为企业提供快速、 技术，为客户提供安全、便捷的移动宽带体验。 简单而经济有效的商业洞察，并进行更好的商业决策。诺基亚西门子通信智能 Wi-Fi 的4个元素分别是智能 Wi- S A S可视化分析的扩展性让各企业可以实现量身定制的 Fi 连接、智能 Wi-Fi 融合、智能 Wi-Fi 优化和智能 Wi-Fi 个 数据可视化，或者按照实际需求逐步增加分析功能。其自助服 性化。 务功能让非数据专家可以轻松、有效地理解和分析大数据，在 智能 W i-F i 连接支持运营商规划和部署其自身的W i