IDC数据中心空调制冷
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(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。
数据中心制冷形式选择
数据中心制冷形式选择目录1概述 (3)2风冷直接蒸发式空调系统 (3)2.1优点 (3)2.2缺点 (4)3风冷-冷冻水式空调系统 (5)3.1优点 (5)3.2缺点 (6)4水冷-冷冻水空调系统 (7)4.1优点 (8)4.2缺点 (8)1概述数据中心的空调系统主要分为风冷直接蒸发式空调系统、风冷-冷冻水式空调系统、水冷-冷冻水空调系统。
2风冷直接蒸发式空调系统空调室外机机房内2.1优点✧ 如果楼层不高，在建筑外立面允许的前提下可外挂或外置室外机，系统简单，无需配备冷却水泵和冷却塔，也不需要集中冷冻水系统。
✧ 系统有单机和分组保障能力，单台机组故障不影响整个机房空调的运行，自动恢复能力强，系统扩展灵活。
2.2缺点✧连接室内机和室外机之的管长有要求，垂直距离大于25米、绝对距离超过50米时，制冷效率会明显下降，严重影响压缩机的制冷效率；✧室外机空间占用面积较大，相互之间容易产生的热岛效应；设备扩容时，牵连的方面较多，必须提前规划扩容设备的安放空间；✧单台机组制冷量（显冷）最高只有90KW，难以满足应对大型数据机房和高密度机房的空调制冷需求。
✧如需实现不间断制冷需另行配置UPS供电系统，实现成本高。
✧室外风机的震动对建筑体楼板的影响较大，必须采取预处理措施。
室外风机的清洁保养工作量较大，要有配套的辅助设施支持。
✧冷媒的环保和泄漏问题是长期存在的问题，需要定期检查和保养。
3风冷-冷冻水式空调系统3.1优点✧采用空气冷却方式，省去了冷却水系统中的冷却塔、冷却水泵和冷却管道系统，适用于水资源受限或不稳定地区，且整体制冷负荷相对中等的空调系统。
✧机房建筑费用比较少，通常机组安装在屋顶平面上。
✧北方寒冷或严寒地区过渡季和冬季可以采用自然冷却，为节能提供前提，且运行控制相对简单。
✧室内冷冻水系统有总体调配能力。
可以预留管道扩容接口，在总体冷量范围内增加室内机配置。
✧可以分期设置水冷机组，室外施工对已经建成运行的数据中心机房影响较小，但要求具备主机吊装的能力和条件。
IDC数据中心空调制冷
IDC数据中心组成
IDC数据中心主要由服务器、存储设备、网络设备、备份设 备等硬件设施和相关软件组成。
同时，IDC数据中心还需要具备高可靠性、高可用性、高 扩展性和高安全性等特点，以满足客户的需求。
变频调节
通过改变压缩机的转速来调节制冷 量，实现按需制冷，降低能耗。
能量回收
利用热回收技术将排出的热能转化 为其他能源，如电能或热水，实现 能源的循环利用。
环保措施
使用环保制冷剂
提高能效
选择对环境影响较小的制冷剂，减少对环境 的污染。
通过优化数据中心设计和运营，提高制冷系 统的能效比，减少能源浪费。
该技术的主要优点是简单、维护方便、成本较低等，但制冷效率较低，且容易受 到室外温度的影响。
液冷制冷技术
01
液冷制冷技术是一种利用液体作为冷却介质的制冷方式，通常 使用水或乙二醇等作为冷却液。
02
该技术的主要优点是冷却效率高、节能效果好，同时可以降低
噪音和振动等。
但液冷制冷技术需要使用特殊的冷却设备和管道系统，安装和
IDC数据中心作用
1
IDC数据中心的作用是为企业和个人提供稳定可 靠的网络服务和数据处理能力，保障数据安全 。
2
IDC数据中心能够降低企业和个人的IT成本，提 高信息化的效率和效益，推动信息化建设的发 展。
3
IDC数据中心也是云计算和大数据等新兴技术的 重要支撑，推动着信息技术的发展和应用。
02
冷冻水循环系统
冷冻水循环泵
将冷冻水循环到IDC数据中心各个设备中，吸收设备产生的热量。
膨胀水箱
互联网数据中心(IDC)空调系统解决方案
互联网数据中心（IDC）空调系统解决方案——机房气流组织
液体冷却包
这种模块化制冷方案属于“冰 箱式制冷”。 在密闭机箱的侧面安装液体冷 却包，热空气通过液体冷却包 循环出冷空气给设备直接制冷 。这种模块化制冷方案兼顾了 温度、湿度、运行速度、空气 流量、气流方向和电能损耗等 各个参数，提供了各种冷却方 案，其中机柜液体冷却系统以 及直接面向CPU的高效液冷系 统。
互联网数据中心（IDC） 空调系统解决方案
互联网数据中心（IDC）建设标准与规范
互联网数据中心（IDC）建设等级与要求
互联网数据中心（IDC）建设等级与要求
互联网数据中心（IDC）空调系统解决方案——冷源 冷源的选择
1.在小型数据中心中推荐采用分散冷源的机房空调系统
分散冷源
风冷式 直接蒸发机房空调系统
1.冷热通道分离送风方式
目前，较为普遍的做法 是将机柜按热通道和冷通道 的方法布局，将冷热通道分 离开来。采用活动地板下送 风方式，所有空调产生的冷 量均由冷通道进入机房并被 机柜吸入，对服务器进行冷 却后由服务器排风扇将热量 排入热通道，最后被吸入空 调机，这样组成一个完整的 冷热对流循环。
互联网数据中心（IDC）空调系统解决方案——机房气流组织
水平送风单元
列间制冷的布置方式
互联网数据中心（IDC）空调系统解决方案——机房气流组织
3.机架机柜液体冷却
机架机柜 液体冷却系统
水冷背板
液体冷却包
冷水分配单元
互联网数据中心（IDC）空调系统解决方案——机房气流组织
此种系统投资相对比普通机房空调的投资额要高数倍，另 外还有意外漏水等弊端。 但是随着IDC机柜功率密度不断增加，当达到20kw/rack 以上时，传统的冷却方法和技术的使用已经受到了的严重 制约。 液体冷却作为是数据中心最新的制冷技术，正在逐渐被接 纳并应用。
IDC数据中心空调制冷
通电前检查
确认电源线路连接正确，无短 路或断路现象。
功能测试
分别测试空调的制冷、制热、 送风等功能，确保各项功能正 常运行。
验收记录
详细记录调试过程中的各项数 据和结果，作为验收依据。
04
空调系统运行维护与保养
定期检查项目清单
检查冷却水系统压 力、温度、流量等 参数
检查空气处理机组 过滤器清洁度，及 时更换
冷却塔/冷却水系统
用于冷却制冷主机产生的热量，通过水循环 将热量带走。
控制系统
监测室内环境参数和制冷系统运行状态，实 现自动调节和远程控制。
制冷方式分类与特点
风冷式制冷
通过空气冷却制冷主机，适用于小型数据中心或室外环境。 具有结构简单、维护方便等优点，但制冷效率相对较低。
水冷式制冷
通过水冷却制冷主机，适用于中大型数据中心。具有制冷效 率高、噪音低等优点，但需要配备冷却塔或冷却水系统。
将数据中心产生的余热回收利用， 用于供暖、热水等，提高能源利用 效率。
未来发展趋势预测
智能化发展
模块化设计
结合人工智能、大数据等技术，实现制冷系 统的自适应调节和智能运维。
制冷设备将趋向模块化设计，方便快速部署 和扩展。
高效能、低能耗
多元化能源利用
随着技术进步和环保要求提高，未来制冷系 统将更加高效、节能。
探讨智能化监控技术在提高空调系统性能、降低能耗等方面的应用前景和挑战。
06
空调制冷新技术发展趋势
新型制冷技术介绍及优缺点分析
自然冷却技术
利用自然环境条件（如低温空气 或水）进行数据中心的冷却。优 点是能效高、环保，缺点是受地
理位置和气候条件限制。
液冷技术
使用液体（如矿物油、氟化液等） 作为冷却介质，直接或间接与IT 设备接触，带走热量。优点是散 热效率高、噪音低，缺点是系统
数据中心空调制冷量的计算
数据中心空调制冷量的计算数据中心是一个拥有大量服务器和网络设备的场所，这些设备在运行过程中会产生大量热量。
为了保持设备的正常工作温度，必须利用空调系统进行冷却。
因此，数据中心空调制冷量的计算对于确保设备的正常运行至关重要。
首先，计算数据中心的热负荷是很重要的一步。
数据中心的热负荷代表了设备产生的热量总量。
计算热负荷可以根据设备的功率和服务器的密度来进行。
设备的功率可以通过查看设备的技术规格或询问生产厂商来获取。
服务器的密度可以通过计算设备数量与机架数量的比例来得到。
可以使用下面的公式计算数据中心的热负荷：热负荷=设备功率×服务器密度接下来，计算数据中心的制冷量。
制冷量是指空调系统需要提供的冷却能力。
制冷量的计算可以根据数据中心的热负荷来进行。
通常，计算制冷量可以使用下面的公式：制冷量=热负荷×1.2这里的1.2是一个修正系数，考虑了空调系统的效率和其他冷却损失因素。
通常情况下，数据中心的制冷量应稍微大于热负荷，以确保空调系统可以有效地冷却设备。
在实际计算中，还需要考虑数据中心的运行模式和环境因素。
例如，如果数据中心采用了冷热通道隔离的架构，则需要将热负荷分开计算，并计算两个通道各自的制冷量。
此外，还需要考虑数据中心的维护和冗余需求，以确保冷却系统可以在设备故障或维护时继续运行。
除了以上的计算方法，一些企业也采用了模拟软件来计算数据中心的制冷量。
这些软件可以模拟数据中心的热流动和空气传输，以更准确地计算制冷量。
总之，数据中心空调制冷量的计算是确保设备正常运行的关键因素。
通过计算数据中心的热负荷并应用适当的修正系数，可以确定所需的制冷量。
在实际应用中，还需要考虑数据中心的运行模式和环境因素，以确保冷却系统的有效性和可靠性。
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。
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（五） 高密度机架和机架群的制冷措施
2、高密度机架和机架群的制冷措施
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（五） 高密度机架和机架群的制冷措施
2、高密度机架和机架群的制冷措施
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（六） 空调制冷设备
1、数据中心制冷系统设计对空调设备的要求
温
度
可
靠 性
湿 度
换
气
次 数
洁
净 度
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（六） 空调制冷设备
（二） 数据中心空调制冷系统规划
2、系统设备发热量的组成
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
3、数据中心总热负荷的估算
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
4、制冷系统的节能规划
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
4、制冷系统的节能规划
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
4、制冷系统的节能规划
2、活动地板环境中冷却系统的类型
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（四） 提高制冷效果的一般性措施
1、防止和消除机架中冷热气流循环
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（四） 提高制冷效果的一般性措施
2、减少和消除机房内冷热气流混合改善冷却效果
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（四） 提高制冷效果的一般性措施
2、减少和消除机房内冷热气流混合改善冷却效果
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（五） 高密度机架和机架群的制冷措施
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
1、数据中心规划设计对空调制冷系统的要求
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第161号 关于发布国家标准《电子信息系统机房设计规范》的公告现批准 《电子信息系统机房设计规范》为国家标准，编号为 GB501742008, 自 2009 年 6 月 1 日其实施。
14
19
（二） 数据中心空调制冷系统规划
4、制冷系统的节能规划
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
5、IT设备散热特点和对制冷的要求
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
5、IT设备散热特点和对制冷的要求
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
6、数据中心机架气流状况与存在的问题
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
8
（一 ）传统数据中心制冷系统状态及发展趋势
2、传统空调制冷系统设计理念面临的挑战 (1945 1985 2015)
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（一 ）传统数据中心制冷系统状态及发展趋势
2、传统空调制冷系统设计理念面临的挑战 (1994 2005 2025)
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（一 ）传统数据中心制冷系统状态及发展趋势
（三） 制冷方案的类型及功能
制冷系统设计方案的一般类型及功能 活动地板环境中冷却系统的类型
5
三.题目大纲
（四） 提高制冷效果的一般性措施
防止和消除机架中冷热气流循环 减少和消除机房内冷热气流混合改善冷却效果
（五） 高密度机架广和告机广架告群的制冷措施
功率密度的定义 高密度机架和机架群的制冷措施
（六） 空调制冷设备
发表数据中心基建设计相关论文数十篇 参与多个通信划，负荷计算，设备选型，自 动控制，运行维护，节能方案等多视角，参照行业 国际规范，辅以最新国内外成熟案例，详尽阐述数 据中心空调系统规划设计。
4
三.题目大纲
（一） 传统数据中心制冷系统状态及发展趋势
CRAC
1、 保持温度恒定(温度波动控制在24±1～2℃之内)。
2、 保持湿度恒定(相对湿度波动控制在50％±5% RH之内)。
3、 空气洁净度0.5微米/升<18,000。即在每升的空气中，大 于等于0.5微米的颗粒应小于 18,000个。℃
3、当代数据中心制冷系统设计理念的变化
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（一 ）传统数据中心制冷系统状态及发展趋势
3、当代数据中心制冷系统设计理念的变化(中央空调冷冻水CRAH系统，干冷器式水侧自然冷源液冷背板系统)
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（一 ）传统数据中心制冷系统状态及发展趋势
3、当代数据中心制冷系统设计理念的变化(蒸发式冷却系统，风侧自然冷全空气系统)
2、机房专用精密空调与普通舒适空调的区别
1. 舒适性空调风量小，出风温度过低 2. 舒适性空调在－5℃以下即无法正常运行 3. 舒适性空调温度调节精度过低 4. 舒适性空调没有湿度控制功能 5. 舒适性空调设计寿命短 6. 舒适性空调只有简单的空气过滤能力 7. 舒适性空调维护量大 8. 舒适性空调综合成本高
7、机架布局和设备分布问题
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
7、机架布局和设备分布问题
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
7、机架布局和设备分布问题
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
8、CRAC冷却性能的设置
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
8、CRAC冷却性能的设置
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
当代数据中心空调制冷系统负载的特点 传统空调制冷系统设计理念面临的挑战 当代数据中心制冷系统设计理念的变化
（二） 数据中心空调制冷系统规划
数据中心规划设计对空调制冷系统的要求 系统设备发热量的组成 数据中心总热负荷的估算 制冷系统的节能规划 IT设备散热特点和对制冷的要求 数据中心机架气流状况与存在的问题 机架布局和设备分布问题 CRAC冷却性能的设置 空气送风口与回风口设计
数据中心制冷系统设计对空调设备的要求 机房专用精密空调与普通舒适空调的区别 机房专用精密空调系统冷源的分类 机房空调系统 机房除尘
（七） 案例分析与经验交流
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（一 ）传统数据中心制冷系统状态及发展趋势
1、当代数据中心空调制冷系统负载的特点
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（一 ）传统数据中心制冷系统状态及发展趋势
1、当代数据中心空调制冷系统负载的特点
IDC机房空调制冷系统规划设计 培训
沈阳阿法迪通信咨询有限公司 时 间：2015.7
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一.讲师简介 二.课程简介 三.题目大纲
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一.讲师简介 黄云
同济大学暖通空调专业研究生学历，高级工程师 某通信集团技术运营部经理 主管机电工程设计、建设与运行管理 长期从事数据中心基础建设设计咨询工作 恒绿数据中心工作室高级合伙人 《上海节能》杂志特约撰稿人和翻译主编
8、CRAC冷却性能的设置
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
9、空气送风口与回风口设计
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
9、空气送风口与回风口设计
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（二） 数据中心空调制冷系统规划
9、空气送风口与回风口设计
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（三） 制冷方案的类型及功能
1、制冷系统设计方案的一般类型及功能
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（三） 制冷方案的类型及功能