数据中心常见冷却方式介绍(4)：双冷源精密空调机组
数据中心常见的制冷方式__概述及解释说明
数据中心常见的制冷方式概述及解释说明1. 引言1.1 概述数据中心是现代社会不可或缺的基础设施，用于存储、处理和传输大量的数据。
然而，随着计算机和服务器的不断发展，它们所产生的热量也越来越多，对数据中心进行有效的制冷成为了一项迫切需要解决的问题。
各种制冷方式因此应运而生，以确保数据中心能够正常运行并保持理想的工作温度。
1.2 文章结构本文将首先对常见的数据中心制冷方式进行概述及解释说明。
然后在接下来的章节中详细介绍每种制冷方式的原理、应用以及优缺点，并进行比较与分析。
最后，文章将展望未来发展趋势并给出结论。
1.3 目的本文旨在提供关于数据中心常见制冷方式的全面介绍，并对每种方式进行详细解释说明。
读者可以通过本文了解到不同制冷方式之间的差异和适用场景，帮助其选择合适的方案来满足自己数据中心制冷需求。
同时，本文也为进一步研究和改进数据中心制冷技术提供了一定程度的参考。
2. 常见的制冷方式2.1 空调制冷方法空调制冷是目前使用最广泛的一种数据中心制冷方式。
它采用了压缩循环制冷系统，利用制冷剂进行热量的吸收和释放。
该方法通过将新鲜空气进入数据中心并经过过滤、降温后供应给设备以保持其正常工作温度。
在此过程中，空调系统将热量排出建筑物外部或转移到其他区域。
2.2 液冷制冷方法液冷制冷方法是另一种常见的数据中心制冷技术。
与空调制冷不同，液冷系统通过将液体直接引入数据中心设备或机架内部来实现散热。
这些液体可以是水或者具有良好热传导性能的液态金属（如液态铜）等。
利用此方法，数据中心可以更高效地移除设备产生的热量。
相较于空调制冷方式，液态散热具有更高的换热效率和更少的能量消耗。
2.3 相变材料制冷方法相变材料制冷是一种新兴而有潜力的数据中心制冷技术。
相变材料是一种可以在特定温度范围内完成相变（如固态到液态）的物质。
当相变材料吸收热量时，它会发生相变并储存大量的热能。
而当环境温度下降时，相变材料会释放储存的热量从而保持设备的正常工作温度。
数据中心机房精密空调系统简介
数据中心机房精密空调系统简介摘要：机房专用空调设备制冷系统形式很多，可以根据工程项目的特点，选用不同的制冷系统。
机房专用空调机组制冷系统主要冷却形式有风冷式、水冷或乙二醇水冷式、冷冻水式、双冷源系统等。
一般而言，在选择冷源形式时需要参考的内容大致包括：系统投资，系统效能，运营、维护的成本，以及所在地气候条件等。
多种制冷方式：风冷机房空调、水冷机房空调、冷冻水机房空调、风冷双冷源机房空调、水冷双冷源型等多种机型，制冷量风冷型单机从5.5KW?200KW，水冷型单机从 5.5KW 200KW。
(一)风冷式系统1、风冷式机组的组成及工作原理风冷式直接蒸发系统使用冷媒作为传热媒介。
机组内的制冷系统由蒸发盘管、压缩机、冷凝器等制冷管路组成，室内空气穿过机组内部风道进行循环。
将远端的风冷冷凝器与室内机相连接，整个制冷循环在一个封闭的系统内，从而吸收房间内的热负荷并排放到大气中去。
2、风冷式机组的应用特点风冷式机组在数据中心机房的应用最为广泛，它具有以下特点。
优点：(1)直接蒸发制冷循环，没有冷冻水和冷却水系统。
(2)每个机组都有自带的压缩机，可以在每个机房内实现N+1的备份方式。
(3)安装内容相对简单。
(4)室外机安装分散，不需太多考虑室外机承重问题。
(5)日常维护相对简单，不需考虑水系统。
缺点:(1)对于大型数据中心，每个机组、压缩机制冷系统均需要一套制冷铜管连接，工程量巨大。
(2)室内机、室外机距离受到限制，当量长度大于50m时效率会有较明显的下降。
(3)在大型数据中心中室外机由于数量较多，占用的面积要相对大一些。
(二)水冷或乙二醇水冷式系统1、水冷式机组的组成及工作原理水冷或乙二醇冷却系统的内部结构与风冷式机组相同，室内空气通过蒸发器盘管循环。
与风冷式不同的是，水冷机组内部安装有板式冷凝器，将实现房间热量与乙二醇溶液之间的热转换。
该冷凝器内的液体作为一个二级传热媒介，被抽到远处安装的空气冷却式干冷器或冷却塔内，热量在那里最终排到大气。
数据中心(IDC机房)大型冷冻水制冷系统介绍
数据中心大型冷冻水系统介绍随着互联网行业高速发展，数据业务需求猛增，数据中心单机柜功率密度增加至6~15kw，数据中心的规模也逐渐变大，开始出现几百到上千个机柜的中型数据中心。
随着规模越来越大，数据中心能耗急剧增加，节能问题开始受到重视。
在办公建筑中大量采用的冷冻水系统开始逐渐应用到数据中心制冷系统中，由于冷水机组的COP 可以达到6以上，大型离心冷水机组甚至更高，采用冷冻水系统可以大幅降低数据中心运行能耗。
冷冻水系统主要由冷水机组、板式换热器、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵以及通冷冻水型专用空调末端组成。
系统采用集中式冷源，冷水机组制冷效率高，冷却塔放置位置灵活，可有效控制噪音并利于建筑立面美观，达到一定规模后，相对于直接蒸发式系统更有建造成本和维护成本方面的经济优势。
1、冷水机组冷水机组包括四个主要组成部分：压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，从而实现了机组制冷制热效果。
中大型数据中心多采用离心式水冷冷凝器冷水机组。
冷水机组的作用：为数据中心提供低温冷冻水。
原理：冷水机组是利用壳管蒸发器使水与冷媒进行热交换，冷媒系统在蒸发器内吸收高温冷冻水（21℃）水中的热量，使水降温产生低温冷冻水（15℃）后，通过压缩机的作用将热量带至壳管式冷凝器，由冷媒与低温冷却水水进行热交换，使冷却水吸收热量后通过水管将热量带出到外部的冷却塔散热。
如图，开始时由压缩机吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体送冷凝器；高压高温气体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体；当常温高压液体流入热力膨胀阀，经节流成低温低压的湿蒸气，流入壳管蒸发器，吸收蒸发器内的冷冻水的热量使水温度下降；蒸发后的制冷剂再吸回到压缩机中，又重复下一个制冷循环。
2、板式换热器当过渡季节及冬季室外湿球温度较低时，可以使用板式换热器利用间接水侧自然冷却技术为数据中心制冷。
间接水侧自然冷却技术指利用室外较低的湿球温度通过冷却塔来制备冷水，部分或全部替代机械制冷的一项技术，冷却塔自然冷却属于水侧自然冷却，冷却塔自然冷却是目前数据中心采用最多的自然冷却技术之一。
机房精密空调系统冷源分类
机房精密空调系统冷源分类摘要：机房精密空调系统的冷源有很多形式，本文主要介绍机房空调制冷系统的冷源分类。
机房精密空调系统的冷源有很多形式，如风冷型直接膨胀制冷、水冷型直接膨胀制冷、乙二醇冷却直接膨胀制冷、冷冻水制冷型、双冷源（水冷型直接膨胀制冷+冷冻水制冷型）、自由制冷型等。
我们可以根据机房的地理位置、机房楼层布局、现有条件等选择冷源方式。
根据制冷的不同，制冷量大的直接膨胀制冷机组会采用双压缩机的系统，制冷量小的采用单压缩机系统，一般采用双压缩机系统的空调的可靠性高些。
双冷源由于可以使用外界提供的冷冻水，也可以采用压缩制冷，无论可靠性还是从节能方面考虑，都优于其他类型的机组，但价格偏高。
风冷型直接膨胀制冷当符合下列情况之一时，宜采用分散设置的风冷型空调机组。
1、机房总面积不大，总制冷量小于100×104kcal/h，采用集中供冷系统不经济的建筑。
2、需设空气调节的房间较分散。
3、无法设置冷冻机房或管道难以设置的建筑。
风冷型直接膨胀制冷系统如图1所示，压缩机可以防止在室内机中，也可以放置在室外机中，目前大部分专用空调还是放置在室内机中。
在风冷式冷凝器中，制冷剂放出的热量被空气带走。
它的结构主要由若干组铜管组成。
由于空气传热性能差，故通常都在铜管外增加肋片，以增加空气侧的传热面积，同时采用通风机来加速空气流动，使空气强制对流以增加散热效果。
通风机有恒速的，也有可调速的（有的冷凝器使用“恒速+调速”的风机），能调速的风机会依据冷凝温度进行调速，使冷凝效果更稳定。
为了保证整个系统工作的可靠及高效，需根据室外环境温度匹配合适的风冷型冷凝器。
在安装时要根据冷凝器的安装距离，选择规格合适且符合制冷要求的铜管：符合厂商标准的工况，安装厂商标准配管；内外机距离超过厂商标准的，可以放大铜管口径，最大不得超过2档。
风冷型空调易于安装布局，方便灵活，将冷凝器（室外机）安装在屋顶或悬挂在建筑外墙上即可，所以使用最多。
精密空调介绍
机房精密空调制冷形式可以简化为：风冷型、冷冻水型、热管型、间接自然冷型，其他的多是在以上几种类型上组合使用。
其他的包含湖水制冷、三联供、地下水制冷、溴化锂制冷等都应该算作制冷解决方案类。
下来，我们具体来看。
精密空调的8大制冷形式根据目前的行业发展情况，机房精密空调主要有以下几类：1、风冷型机房精密空调（风冷型）即空调的制冷剂通过风来冷却，安装在室外的冷凝器（精密空调室外机）将冷凝剂的热量带走，使制冷剂放出热量。
这种是最常见的，就少讲点。
2、水冷型机房精密空调（水冷型）水冷型机房精密空调的结构跟风冷型的差别不大，主要的差别是：水冷型机房精密空调增加有水冷板式或壳管式换热器，制冷剂在经过水冷板式或壳管式换热器时放出热量，而水冷板式或壳管式换热器的冷水吸收热量后经水泵排到大楼冷却塔，再由冷却塔将热量排放到空气中去。
由于冷却塔为热湿型交换设备（空气与水直接接触），也有选用干冷型室外冷凝器的。
额外多讲一句，水冷型机房精密空调和下面讲的冷冻水型精密机房空调完全是两款产品。
3、冷冻水型机房精密空调（冷冻水型）冷冻水型机房精密空调室内机主要由冷冻水盘管、风机、水阀组成，冷冻水直接进入到室内机盘管内，简单理解：空调末端制冷系统没有压缩机。
同时此类空调系统末端单机制冷量不是固定的，与系统里面的进回水温度，出回风工况密切相关，同一套机组在不同工况下，机组制冷量可能相差几倍。
4、双冷源型机房精密空调（双冷源型）双冷源系统是为确保机房精密空调的制冷的保障性，可以采用双冷源机房精密空调。
一般有下面2种组合：a、风冷+冷冻水，以冷冻水系统为主用，风冷系统为备用。
b、水冷+冷冻水，以冷冻水系统为主用，水冷系统为备用。
5、乙二醇冷机房精密空调（乙二醇冷却制冷）这种机型主要用在北方寒冷地区，也可以算是水冷型机房精密空调。
一旦室外温度低于0摄氏度时，在水中加入乙二醇溶液（保证水不结冰），保证冷却水不结冰。
6、冷冻水双盘管型机房精密空调（双盘管）此类制冷方式就是在一套冷冻水机组内，存在两套独立的冷冻水盘管，并连接至不同的冷冻水水源，提高了系统的安全性，也节省了机组占地面积，在同一套结构系统内形成2N设计。
数据中心典型水冷制冷系统介绍
冷水机组 冷却塔
EVAP COND
冷冻水泵 18℃冷冻水
….
12℃冷冻水
蓄冷罐 板式换热器
精密空调 4
⑤
④
③
②
①ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
冷 却 塔
冷水 机组 冷凝 器
冷水 机组 蒸发 器
精 密 空 调
IT 设 备
冷水机组
①机房模块间的空气循环：机房模块间IT设备散热后的热空气（约30℃）经过与精密空调低温的冷冻水进行热量交换，变成冷 空气（约22-24℃），再经过精密空调的风机输送至机房模块间冷通道的机柜正面。
8
制冷设备故障 冷冻水泄漏故障
9
机房制冷设备部署形式
1. 机房级
3. 机柜排级
2. 机柜冷池级
4. 机柜级
1010
不同制冷形式对应的PUE范围 1111
数据中心典型水冷制冷系统介绍
2
风冷
水冷
制冷系 统的形
式
液冷制冷
间接蒸发 制冷
3
冷却水 循环
CLT
自来水补水 32℃冷却水
A路
38℃冷却水
冷却水泵
EVAP COND
冷冻水 循环
冷冻水泵
12℃冷冻水
18℃冷冻水
….
上半部分为冷却水循环 下半部分为冷冻水循环
B路
38℃冷却水
冷却水泵
CLT
自来水补水 32℃冷却水
55
水冷变频离心式冷水机组 在制冷系统中发挥着核心作用
冷 水 机 组
精
压缩机
控
密
制
空 调
面 板
冷 却
冷凝器
蒸发器
塔
6
冷冻水型精密空调 直接为IT设备提供恒温恒湿环境的空调设备
数据中心(IDC机房)常见冷却方式介绍
数据中心常见冷却方式介绍数据中心机房内部温湿度环境的控制要依靠室内空调末端得以实现，机房专用精密空调具有高效率、高显热比、高可靠性和灵活性的特点，能满足数据中心机房日益增加的服务器散热、湿度恒定控制、空气过滤及其他方面的要求。
数据中心传统冷却方式主要有：风冷型直接蒸发式空调机组、水冷型直接蒸发式空调机组、冷冻水型空调系统、双冷源空调系统。
传统数据中心冷却方式存在传热效率低、局部热点难以消除以及制冷系统能耗大等问题。
针对常规机房能耗较高及使用局限性的问题，数据中心行业新型的冷却方式被越来越开发及使用。
新型的冷却方式有：风侧自然冷却技术、水侧自然冷却技术和热管自然冷却技术等。
下面分别介绍这几种数据中心传统与新型的冷却方式。
1. 风冷型直接蒸发式空调系统风冷型直接蒸发式空调系统如图一所示，机组主要有框架、压缩机、蒸发器、冷凝器、电子调节阀、室内风机、室外风机、机组控制系统、温湿度传感器等组成室外侧翅片换热器作为冷凝器，室内侧翅片换热器作为蒸发器，压缩机排出的制冷剂高温气体在室外侧翅片换热器冷凝成液体后，经膨胀阀节流降压成为低温气液混合体，再流入室内侧翅片换热器，吸收热量蒸发后回到压缩机，完成一个制冷循环; 同时，从室内来的回风经过室内侧蒸发器后则被冷却降温，处理后的冷风由室内侧风机再送入室内。
2. 水冷型直接蒸发式空调系统水冷型直接蒸发式空调系统，室内机配置水冷冷凝器，由室外冷却塔提供冷却水。
机组冷凝器、蒸发器均在室内机组内，制冷循环系统管路短。
风冷型与水冷型直接蒸发式空调系统的主要区别在于冷凝器的冷却方式。
所有机组的冷却水可以做到一个系统当中，由水泵为冷却水循环提供动力。
3. 冷冻水型空调系统冷冻水型精密空调系统一般由冷水机组、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵、冷冻水型精密空调、管路及附件组成。
冷冻水型空调机组，采用冷水机组或板式换热器提供冷冻水，对机房进行温湿度控制。
冷冻水型精密空调具有高能效、结构紧凑、可远距离输送冷量的特点。
服务器IDC液冷机组厂家介绍冷却类型
服务器IDC液冷机组厂家介绍冷却类型服务器IDC液冷机组是为数据中心服务器供给液冷解决方案，市面上，服务器的冷却方式有好几种，那么，接下来服务器IDC液冷机组厂家冠亚制冷为您介绍常见的方式。
1、数据冷却之空气冷却这种冷却方法适合小型数据中心或将活动地板与冷热通道设计相结合的旧数据中心。
当机房空调（CRAC）单元或机房空气处置器（CRAH）发出冷空气时，活动地板下方的压力加添并将冷空气送入设备入口。
冷空气取代热空气，然后返回到CRAC或CRAH，在那里它被冷却和再循环。
冷热空气通道通过更有针对性地放置进气口和排气口，提高了基于空气的冷却系统的效率。
这可以防止冷热空气混合，因此冷却CRAC或CRAH可以更有效地工作。
另外，CRAH比CRAC更有效，由于它吸入外部空气并使用冷冻水而不是制冷剂对其进行冷却。
2、数据冷却之冷热通道布局在这种布局中，服务器机柜和机架排成一排，每一排都与前面的那一排相反。
这种设备配置具有相互面对的冷进气口和热空气通风口，形成冷热空气交替通道。
每个过道中的CRAH可以通风或泵入空气，从而使冷却系统有效工作。
热空气从热通道排出，冷空气通过冷通道泵送。
门和墙壁可以添加到布局中，以进一步引导气流。
机柜应尽可能装满，以躲避空余空间、间隙和电缆开口可能会将热空气或冷空气泄漏到对面的过道中，从而导致冷却系统超时工作。
3、数据冷却之液体冷却相对较新的技术是液体冷却。
服务器IDC液冷机组可以安装在需要它的数据中心设备上，在将热量从排放源转移出去方面，液体比空气更有效。
它还可以支持更高的设备密度和产生高于平均热量的项目，例如高密度和边沿计算数据中心。
液体冷却重要有两种类型：1、液浸冷却。
该方法将整个电气设备置于封闭系统中的介电流体中。
流体汲取设备发出的热量，将其转化为蒸汽并冷凝，帮助设备冷却。
2、直接到芯片的液体冷却。
这种方法使用软管将不易燃的介电流体直接带到产生热量的处置芯片或主板组件，例如CPU或GPU。
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数据中心常见冷却方式介绍（4）：双冷源型精密空调系统数据中心机房内部温湿度环境的控制要依靠室内空调末端得以实现，机房空调具有高效率、高显热比、高可靠性和灵活性的特点，能满足数据中心机房日益增加的服务器散热、湿度恒定控制、空气过滤及其他方面的要求。
随着不同地域PUE的严苛要求以及高密度服务器的广泛应用，数据中心新型的冷却方式被越来越开发及使用。
下面分别介绍几种数据中心传统与新型的冷却方式。
1. 双冷源精密空调系统组成
双冷源精密空调配置两套不同/独立的制冷盘管组成，本文主要介绍风冷直接蒸发式/冷冻水型双冷源精密空调机组，机组组成如下图所示。
机组主要由框架、室内EC风机、控制系统、进出风温湿度传感器、冷冻水盘管、电磁两通调节阀（电动球阀）、冷冻水管路；氟利昂蒸发器盘管、冷凝器盘管、压缩机、节流阀、干燥过滤器、氟利昂管路等组成。
图1 双冷源精密空调机组结构图
2.系统运行控制原理图
该机组由风冷直接蒸发制冷系统和冷冻水盘管组成。
机组正常运行时优先使用冷冻水系统，当冷冻水系统无法满足制冷需求（回风温度、出风温度持续偏高）或冷冻水系统故障（冷冻水中断、冷冻水供水温度持续偏高）时，机组控制器自动启动风冷直接蒸发制冷系统。
水冷双冷源系统与风冷双冷源系统结构类似，只是冷凝器的冷却方式不同，具体差异可查看前几篇文章。
3.产品特点及应用
（1）一般核心IT设备机房会配置双冷源精密空调，提高制冷的连续性。
（2）设备投资成本较高，提高了制冷安全系数。
（3）由于在同一框架内安装两套盘管，体积较大，设备重量较大，对空间及荷载有较高要求。