摘 要 文中分析了现代数据中心空调电源的所存在的问题，同时提出了新的设计理念，并分析了目前主流的空调、电源优缺点。在此基础上，文章给出了针对某现代数据中心的空调及供电模式解决方案。
【关键词】数据中心 空调 电源
随着计算机和服务器设备的更新换代，企业对数据中心的散热和能耗方面提出了更高的要求。虽然各种规模的数据中心有着不同的制冷标准，但就美国采暖、制冷与空调工程师学会推荐，机房的最佳温度应保持在18到27摄氏度之间，否则很可能造成服务器自动关闭，从而损伤重要信息和严重影响收入。
当前的UPS供电系统中普遍存在着资源浪费和生命周期成本问题：预算投资和可用空间造成UPS容量的浪费，一次装机容量带载量仅为装机容量的百分之九左右，在第五年时实际负载量也只达到装机容量的28%。
因此现代数据中心的设计理念应从考虑单台UPS设备向整个供电系统变化：一个完整系统中除了UPS系统，还可能有变压器、瞬态电压浪抑制器等设备，以及上百乃至几百个级连接点和相应的传输线。由于这些部件和环节在可靠性模型中的串联特性，在设计系统时应考虑某些问题：如系统中各种设备的相
另一方面，随着刀片式服务器的普及，一个机柜可以安装42台1U的服务器，其功率可达到20KW甚至是30KW以上，传统的制冷方案已经无法满足要求。且传统风冷型空调属于大功率用电设备，只能接入市电工作，当市电发生问题时，在短短的时间内机房温度就会升高10℃，引起设备宕机，造成机房无法正常运行。据研究显示，水性循环液体的去热效率比气流高30倍，采用前者冷却能够大大降低能源消耗和运行成本。因此现代数据中心应采用液体冷却技术进行散热。
1 机房空调概述
机房空调按冷凝器冷凝方式的不同分为风冷机组和水冷机组两种。
风冷机组通过风冷冷凝器与外界空气换热，利用风（空气）换热带走热量。但系统噪声和热量对周围环境影响很大，一年四季均需持续运行，系统能效较低。
常规水冷式制冷模式使利用水来传输热量，通过冷却塔将热量排到室外。冷水在制冷机房集中完成，然后通过水泵循环至各个需要供冷的房间，各房间利用室内机冷却室内空气。其系统能效比更高，噪声也更低。
2 电源系统概述
国内近两年数据中心大量采用240V直流设备。较传统UPS电源比较如表1所示。
3 应用案例分析
某现代数据中心项目为一类高层综合楼，地下三层，地上部分分别为三个体量：一类高层建筑体量C及其裙房体量B、体量A。主要为地下室冷冻机房、电力电池室，二层中心机房和监控中心，三层技侦中心机房和网安机房，四层技侦中心机房和网安机房电源及空调系统设计。
数据中心按照《电子信息系统机房设计规范》A级建设，详细建设方案对比如下：
3.1 空调方案对比
风冷机组方案布置灵活、无需冷水机房和管道，节约水资源，室外机安装在室外，无需建造专用机房，不占有效建筑面积，省去了冷却水系统（冷却塔、冷却水泵、管网及其水处理设备）。水冷机组方案具有系统效率高，应用范围广，夏季制冷能效高，节能，噪声源低于风冷机组。
该现代数据中心面积较大，室内设备散热量大，若采用风冷系统，所需空调台数较多，室外机散热量较大，如室外机集中布置，有可能导致室外机进出风短路，散热效果不好，机组长期偏离额定工况工作，导致制冷效果降低，设备能耗增加。因此本项目采用冷冻水集中空调处理系统方式。冷冻水系统采用闭式、双管路变流量系统，为提高系统安全性，循环管路为1+1方式备份。
3.2 电源方案对比
该数据中心采用240V直流系统与传统UPS系统具体比较如下：
（1）网络设备适应性。一期需要搬迁200多个机柜均采用240V直流系统。
（2）该数据中心部分负荷如空调系统的内机和冷冻水泵、机房外其他楼间UPS负荷必须使用传统UPS电源。
（3）压降的问题。240V直流全程压降需小于12V，根据目前的设备布置，电池组到电源设备压降计算为0.6V；电源设备到机房段压降计算为1.7V，屏间损耗为1V，设备端预留0.5V，全程压降为3.8V，满足要求。
（4）主设备投资比较。240V直流系统和同等容量的UPS系统投资节省15%左右。
综上所诉，由于一期需要搬迁的设备较多，且原供电设备均为UPS 电源供电，此部分设备由于是在线使用设备，无法测试是否支持240V直流电源设备供电。所以该现代数据中心建设整体方案采用UPS 设备供电，均采用单机双母线的方式，后期新购设备可以采用240V直流电源的方式。
4 结语
建设绿色数据中心正在成为未来数据中心的发展方向，保证现代数据中心的安全性与可靠性的同时还需要从全局出发选择更为合适的空调、电源方案，避免一味追求新技术而忽略成本和质量。本文提出了现代数据中心建设空调及电源时存在的问题，解决这些问题则需要从根本上改变设计理念，同时给出了现代数据中心空调、电源的对比方案为其他设计人员作参考。
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作者单位
重庆市公安局 重庆市 401147