哪種機房精密空調冷卻系統(tǒng)有助于提高數(shù)據(jù)中心能效

隨著當前網(wǎng)絡連接設備的應用激增，全球電力消耗處于歷史最高水平，并且隨著時間推移越來越高。根據(jù)調研機構Gartner公司的調查，如今全球大約有49億臺網(wǎng)絡連接設備。到2020年，思科公司預測將會達到500億臺。隨著對數(shù)據(jù)中心計算能力的需求迅速增加，削減成本高昂的電能消耗也成為數(shù)據(jù)中心提高能源效率的驅動力。

未來挑戰(zhàn)：提高數(shù)據(jù)中心的能效。機房專用空調

事實表明，數(shù)據(jù)中心提高能效是未來的一大挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)中心渴望采用更多的能源，并提高效率。根據(jù)美國能源部發(fā)在布的數(shù)據(jù)，2016年美國數(shù)據(jù)中心的運營和冷卻的能耗達到700億千瓦時。并且在四年內，這一數(shù)字將達到730億千瓦時。而在英國，托管數(shù)據(jù)中心行業(yè)在2015年消耗了25億千瓦時。據(jù)估計，全球的數(shù)據(jù)中心消耗約占全球電力總消耗的3%-5％。這與全球航空行業(yè)消耗的能源相當。因此，環(huán)保人士、政府監(jiān)管機構和公眾都在密切關注提高數(shù)據(jù)中心的能源效率。

值得一提的是，恒溫恒濕空調，這為數(shù)據(jù)中心運營商提供了一個減少他們巨大的運營成本的機會，因為節(jié)約能源不僅可以節(jié)省成本，還將為減少溫室氣體排放和氣候保護作出重大貢獻。鑒于所面臨的挑戰(zhàn)和機遇，降低服務器的運營成本和提高冷卻效率是關鍵，以便通過依賴更成熟和適應性更強的IT解決方案來降低運營成本，這些解決方案可承受更高的溫度并產生更少的熱量。

采用 冷卻系統(tǒng)

在英國，數(shù)據(jù)中心水冷技術取得一些進展，而這對于數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)性意味著令人鼓舞的結果。與冷卻空氣相比，冷卻水吸收熱量的能力更強，因此采用水冷成為減少數(shù)據(jù)中心能源成本最為經濟有效的選擇。在當今的數(shù)據(jù)服務器環(huán)境中，大功率空調通常產生冷空氣，但是它們可以冷卻整個服務器機房嗎？坦率地說，機房超過一半的冷空氣無法到達機柜的熱點進行冷卻，其中包括CPU。而大量的費用隨著熱空氣的消散而流失。

綠山公司在挪威建設運營的數(shù)據(jù)中心采用附近峽灣的水來冷卻他們的數(shù)據(jù)中心。同樣令人印象深刻的是Cologix和Equinix公司在加拿大多倫多的數(shù)據(jù)中心，他們采用安大略湖的湖水為其服務器冷卻。在這兩種情況下，水是間接參與冷卻過程。通過熱交換器，數(shù)據(jù)中心內的空氣相應地被液體冷卻介質冷卻，然后用于硬件的自然冷卻。這被稱之為"空氣冷卻2.0".

雖然，仍然不建議采用空調冷卻整個房間，但散熱器必須盡可能靠近服務器進行冷卻，以實現(xiàn)更高的散熱效率。直接冷卻與間接冷卻熱點相反將是最佳的。

水冷與空氣冷卻相比具有的優(yōu)點包括增加流量和導電率。例如，水冷具有更大的節(jié)約能源和經濟優(yōu)勢，因為其物理特性與空氣相比，水可以吸收的熱量是空氣的3330倍，并且其傳導性則高出20倍。通過使冷卻介質更靠近熱源，可以更有效地利用其潛力。而且，通過智能設計，可以實現(xiàn)CPU等敏感元件的集中冷卻。由于具有更高的冷卻性能，與傳統(tǒng)空調系統(tǒng)相比，每個服務器機架的功率密度可達到45 kW，可同時降低能源消耗。

直接水冷系統(tǒng)也可以提供額外的能源節(jié)省，由于服務器機架溫度較高，輸出高達60℃的熱水是可能的。這種溫度下的水可用于附近建筑物、餐館、旅館和辦公樓的熱水或供暖系統(tǒng)。

通過智能余熱利用可以節(jié)省額外的開支

隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能家居和自主汽車等設備在全球范圍內能源消耗日益增加，通過利用余熱利用來提高能源效率，尋求新的協(xié)同效應正變得越來越重要。

根據(jù)Borderstep Institute最近進行的一項調查表明，由于數(shù)據(jù)中心的服務器熱量的重復使用，已經證明能夠節(jié)省大量的能源。在瑞士，IBM公司的數(shù)據(jù)中心為其附近的游泳池提供熱水。而在印第安納州Norte Dame大學的數(shù)據(jù)中心，其余熱提供給溫室加熱，而包括蘋果和亞馬遜網(wǎng)絡服務公司（AWS）在內的運營商正為其在北歐地區(qū)的數(shù)據(jù)中心附近的住戶庭供暖。

但是仍然存在兩個問題。如果廢熱的溫度輸出非常低，低于60℃，則不能為鄰近的建筑供熱。為了重新利用熱量，水的溫度必須至少為6060℃，以便制備熱水。其次，其熱能不能傳輸很遠。數(shù)據(jù)中心廢熱只能用于附近用戶的應用，長距離傳輸熱能可能帶來大量的熱量損失，導致溫度降低。

結論

隨著計算能力需求的顯著增加，由此為數(shù)據(jù)中心帶來高額的電費成本，創(chuàng)新的綠色概念對數(shù)據(jù)中心至關重要。在市場研究機構Technavio公司發(fā)布的一項研究中，數(shù)據(jù)中心綠色化的機遇正在以每年14％的速度增長。無論是采用直接水冷還是其他制冷方式，都需要采取進一步措施以實現(xiàn)降低數(shù)據(jù)中心的能耗。