節能新生態 冷卻新高度 | 海悟數據中心液冷水系統方案
發布時間：2024-01-09
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隨著國家對數據中心能耗要求的不斷提高，追求更低的PUE和WUE已成為當前數據中心的共同目標。在外部的政策引導和數據中心內部降耗增效需求的共同驅動下，數據中心液冷作為可以支持更高功率密度的先進高效制冷解決方案，正處于快速發展的階段。在我國南方地區，液冷將成為實現更低PUE最有效的手段之一。此外，液冷方案也適用于改造老舊數據中心項目，對基礎設施適用性較強。因此本文結合工程項目，簡述液冷水系統設計的一些思路及特點。
案例項目位于數據中心一層，機房等級按國標A級設計，液冷機房采用水噴淋滅火系統，配備消防排煙設施。液冷機房設計室內干球溫度24±2℃，相對濕度30%~60%，露點溫度5.5~15℃，機房按1次/h設置新風，滿足人員及機房正壓要求。
液冷服務器發熱量由液冷系統處理，房間負荷及網路機柜等由液冷機房的風冷房間級空調處理。液冷機房采用500mm高架空地板。浸沒式液冷機房共設置8個液冷模塊，單個液冷模塊IT容量為40kW，8個液冷模塊共設置4臺CDU（主用2個，備用2個），冷源采用閉式冷卻塔，冗余按1+1設置。室外一次側冷卻塔供回水溫度為32/38℃，室內二次側冷媒供回溫度為35/42℃，一次側冷媒采用體積濃度30%乙二醇溶液，二次側冷媒采用Naoh3000溶液。CDU容量按照170kW設計，CDU內置板換及二次循環泵。冷源采用的閉式冷卻塔滿足當地極端溫度下實現100%自然冷卻。冷卻塔容量按單臺340kW設計，冷卻水泵與冷卻塔一一對應，室外管線設置電伴熱。液冷機房設置恒濕機，保證室內濕度要求。
02 系統控制邏輯
● 冷卻塔控制：通過調整冷卻塔風機轉速、噴淋泵啟停和旁通閥開度，保證供水溫度。
● 一次側水泵：通過調整一次側水泵運行頻率，保證最不利末端供回水壓差。
● 設備啟停順序：冷卻塔一次側水泵一一對應，系統啟動時，先開水泵，隨后啟動對應冷卻塔；系統關閉時，先關閉冷卻塔，隨后關閉對應水泵。
● 備用：兩臺冷卻塔一用一備，互為備用，兩臺常開，平時均低速運行，當一臺故障時，另一臺提速運行，確保供水溫度。
● CDU機組包括二次循環泵、閥門、換熱器等部件，接入一體化監控系統。通過調整CDU進水管電動調節閥開度，保證二次側供液溫度；通過調整CDU內二次側水泵頻率，保證液冷模塊單元介質溫度，CDU機組控制器直接采集液位傳感器和溫度傳感器數據，避免單點故障。水泵進出口設置壓力傳感器，用于判斷水泵是否正常運行，過濾器前后設置壓力傳感器，用于判斷傳感器是否需要清洗或更換。液冷系統中參與控制的傳感器均設置冗余。
本文結合工程項目，介紹了數據中心液冷水系統方案架構思路。本項目全年均可利用自然冷源，直接用閉式冷卻塔換熱即可滿足液冷服務器制冷需求，無需機械制冷介入。對于不同項目需根據項目所在地區氣象參數，校核冷卻介質溫度。不管是冷板液冷還是浸沒式液冷，冷卻系統（冷卻塔冷卻）原理類似，兩者對冷卻液介質要求有所不同，從而對管道附件及設備材質也有不同要求。
海悟在數據中心液冷方面具備成熟的實踐及解決方案，旗下的咨詢設計研究院具備機電總承包一級資質及建筑設計甲級資質，擁有專業設計施工團隊。同時還配備有BIM及CFD仿真團隊，賦能數據中心液冷水系統的持續發展。在可預見的將來，液冷系統作為一種適應性強且高效綠色的冷卻方式，將逐漸替代傳統冷卻形式，引領數據中心冷卻新時代。
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