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数据中心节能新动向:背板空调

随着技术的进步,数据中心向着大规模、高集成、高密度的方向快速发展。有调查显示,近十年来,服务器的功耗增加了15倍,单个机架的功耗已达20~30KW。这些高性能设备给数据中心的空调系统带来了严峻挑战,不仅散热量持续增加,而且局部温度过高点的存在,使得传统的机房空调系统难以在机房环境与能耗成本上找到平衡。为了解决这一难题,降低过高的局部温度,背板空调技术应运而生。

 背板空调示意图

背板空调是由安装在数据中心机架背面的冷却盘管、提供冷源的制冷机组和冷却水系统三部分组成。机房冷空气在机柜内部设备风扇的作用下,被吸入机柜并对设备进行降温,吸热后的空气流向安装在机柜背部的冷却盘管,热空气与冷却盘管进行热交换,将热量传递给换热器内的制冷剂,温度降低后的冷空气从背板吹出,完成机房空气循环。根据使用的载冷剂不同,背板空调可以分为水冷背板与热管背板。水冷背板因为采用水作为载冷剂,投资更省,而且相比热管背板减少了一次换热,效率更高。但因为冷冻水进入机房内,机房的风险变高。热管背板采用氟利昂作为载冷剂,投资偏高,又多了一次换热,系统效率略低,不过可以保证水不进入机房,提高机房的安全性。
与其它数据中心空调技术相比,背板空调技术有诸多优点:

1、背板空调的冷却盘管更贴近热源,机柜内设备排风口的温度更高,这为大幅提高冷冻水供、回水温度提供了条件,使得外部冷却塔供冷的使用时间增加,可大幅降低数据中心机房的空调能耗。

2、避免了局部热点。数据中心里机柜内外是最大的发热区域,不同的设备发热量也不同,造成了不同机柜内部和周围的温度都有很大差别。背板空调由于紧挨着机柜,安装在每个机柜的背面,一对一冷却设备,直接对局部热点进行降温,达到消除局部热点的目的。

3、背板空调占用空间小,不需要放置空调,也取消架空地板,降低层高,大大节省数据中心内部的空间,提升数据中心的机房利用率。现在做规划数据中心机房时,为了更好的冷却效果,机架采用“面对面、背对背”摆放,形成冷、热通道。未来数据中心机房采用背板空调时,所有的通道都变成了冷通道、机架不再需要采用“面对面、背对背”摆放,可采用顺序摆放,在数据中心机房空间设计上更加灵活。

传统机房设计占用大量空间

4、背板空调换热量对过冷度、过热度非常敏感,并且背板空调具备自动的冷量调节能力,根据机柜热负荷的变化,在温度和制冷量之间取得平衡,换热量在小于额定制冷量时,可以通过调节水量以灵敏调节制冷量。

当然,任何一种技术都有其使用的局限性,背板空调也不例外。比如:背板空调离设备过近,如果采用的是水冷背板,一旦发生漏水事故,会造成不可挽回的损失,危险系数较高。如果采用热管背板也有风险,氟利昂是有毒气体,一旦发生泄露对人会造成伤害。还有背板空调不具有加湿功能,若部署背板空调,还需要在机房配置相应的设备来进行湿度控制,造成资源的浪费。另外背板空调很难做到冗余备份的功能,一旦坏了,就需要即刻更换,否则部分设备由于过热可能会发生宕机。

为了有效的解决这些缺点,深蓝股份凭借多年来深耕通信节能领域所积累的行业经验和一支高素质的研发团队,精心推出了SL188X系列背板空调控制器,具有以下几大优势:

1、多点温度测量。SL188X系列控制器拥有高达7路的模拟信号输入端口,因此在机柜内外多处布设传感器,高效探测局部温度过高点并加以处理。

2、多组风机PWM调速。SL188X最多可实现单板十五个风机,扩展30个风机的PWM调速,结合深蓝股份创新的高效PID算法,可以在高精度控温的同时还保持节能、低噪的特点。

3、多重防护。SL188X系列控制器可以外接水浸、烟雾、液位等传感器,同时预留气体泄漏等告警信号的接口,可以有效的处理漏水、漏氟、火警等紧急情况,降低背板的使用风险。此外,控制器还通过对温湿度、电压及传感器本身状态的检测,保证每个部件都处于正常工作状态,最大限度地提高背板空调的可靠性。

4、多路通讯。SL188X系列控制器拥有最多三路RS485通讯接口,可以外接动环、操作面板、主从板等,保证系统数据、工作状态等实时可控,最大限度地保证了系统的稳定可靠。

依靠SL188X系列探测器的高可靠性,背板空调所固有的这些缺陷都得到了有效的解决和改善,而其相对传统空调所具有的巨大优势,将使其成为未来数据中心空调技术发展的主流方向,在数据中心机房空调领域中得到越来越广泛的应用。