科士达机房制冷空调鲜为人知的秘密

机房区域的制冷只能采用科士达机房专用的精密空调，这是有原因的。

在选择数据中心制冷系统时，很多数据中心的IT人员认为舒适性空调也可以用于机房的冷却，并认为舒适性空调能效高，因此可以降低制冷系统的能耗。

但是，在机房中，显热负荷几乎完全由IT硬件、灯光、支持设备和供电产生的显热组成。因为几乎没有人，室外空气有限，并且通常经过防潮处理，所以，潜热非常少。针对这种情况，空调所需的显热比非常高，为0.95~0.99。只有科士达机房精密空调可以达到这种非常高的显热比。相对而言，舒适性空调的显热比通常为0.65~0.70，因此，提供的显热量过少，潜热冷量过多。过多的潜热冷量一位着将不断地从空气中去除水分。为了保持所需的相对湿度范围45%~50%，将需要不断加湿，而这肯定要消耗大量的能量。

与此同时，科士达精密空调具有高精度、反应灵敏、基于微处理器的控制系统，可以对外界环境的变化快速做出反应，从而保证环境变化保持在稳定环境所需的整定值范围之内。舒适性空调通常包括有限的基本控制系统，无法足够快速地做出反应，来保证所需的温度差。

而且，科士达机房精密空调通常采用高中效过滤器，使空气中的尘埃减至最少，而舒适性空调采用粗效过滤器，无法去除足够的尘埃颗粒;机房精密空调的设计是按照全面8760小时运转设计的，组件有冗余功能，这会大大提高可靠性，降低运行和运维的成本。

因此，机房区域的制冷只能采用机房专用的科士达精密空调。舒适性空调只能用于数据中心办公区人员的制冷

一直以来，降低数据中心的电能消耗，提升利用效率都是数据中心的核心需求之一。根据有关机构的统计，用电成本占数据中心整体运营成本的40%，4年的电费就可以重新建一个数据中心，而在数据中心的电力消耗中制冷是大户占30%，与设备用电相当。因此，降低制冷用电量对降低数据中心的电能消耗至关重要。特别是如今数据中心正在朝着规模化、大型化发展，对供电部门而言，保障这些巨型数据中心的电力供应也存在一定程度的挑战，而在国家大力推进节能减排政策的背景下，这一需求就更加凸显。

利用室外新风作为冷源给数据中心制冷是一种很自然的想法。相对传统的风冷空调需要耗电降低循环风温度，新风作为室外的自然冷源少了这个过程，因而可以带来明显的节能效果，降低PUE值。只是新风制冷有很大局限性。比如，受自然条件影响大，初期投资高，需要专人维护，因此，应用范围有限，通常只能作为辅助的制冷方法。很长时间以来，研究人员一直在探索如何扩大其应用范围以尽可能发挥自然冷却的节能特性。

五年前，科士达能源的工程师在探索的道路上率先取得突破，在传统风冷空调系统中加入制冷剂，在同一套制冷系统中实现常规制冷、节能系统制冷两套循环系统高度一体化，这就是第一代智慧双循环节能空调S，在室外温度低于10℃时，工作采用自然冷却；如果室外温度高于10℃，压缩机工作，采用风冷空调系统制冷。实际上，在空调原有压缩机系统上增加一套节能泵系统，不是简单地叠加或者改动，这是一个非常大的创新，这其中牵扯到很多技术问题，包括泵的选型、如何控制等。

相对于传统风冷空调，SDC在室外温度低于零度时采用自然冷却，达到了一定节能效果，然而，科士达人并不满足于这样的结果，一直在不断探索，以尽可能扩大利用自然冷风的温度范围。2015年5月正式推出第二代智慧双循环节能空调SDC2，这一梦想终于实现！在研发过程中，科士达网络能源为SDC2申请了近20项专利，其中包括6项发明专利和13项实用新型专利。

最新一代SDC2拥有机械压缩制冷、混合制冷、自然冷节能三种制冷运行模式。与第一代在零度以下才能开启自然风冷方式不同，它在室外温度低于20℃时能开启混合制冷模式，从而大大延长了混合制冷时间，给数据中心带来最高40%的节能效果以及更低的PUE。同时，在市场上其他同类产品大多还停留在科士达网络能源的SDC的层面上，而且泵和压缩机是切换运行的（这样能效比较低），而SDC2由于其节能泵采用了变频技术和混合模式，能效实现了更大提升。

SDC2在第一代产品众多先进技术的基础上，进行了更完善的研发设计。它采用了模块化、无水设计，在同一套机组中增加变频节能泵循环模块，可根据室内负荷以及室外温度智能调节制冷系统的切换和配置，保证节能效率。当室外温度低于20℃时，机组智能开启混合制冷模式，充分利用室外自然冷源来实现节能，而且南、北方均可应用，节能效果最高达40%，制冷量增加10%，可以极大提升数据中心PUE值水平。更值得一提的是，该产品可应用于±40m落差，管长超过100m的安装环境，占地面积仅有0.24㎡的节能模块，安装搬运和维护更加方便。

另外，SDC2智慧双循环节能空调采用了风冷方式，所以安装、维护也很简单。相对于现在很多数据中心的冷冻水系统安装周期长，安装和后期维护也都比较复杂，只有专业人员才能来维护，这款产品只需普通维护人员把室外机清洗一下就可以，满足了云时代数据中心对节能、可靠、方便部署及易于维护的需求。

目前，SDC2已经在全国多个地方进行了试运行，并取得了良好的效果。例如，SDC2在中国电信股份有限公司上海分公司的试用中，其实际性能测试结果就令人耳目一新。该测试采用5天开启泵运行模式、5天关闭泵仅允许压缩机运行模式进行比对。测试后通过横向对比普通进行评估。测试结果表明，在68天运行时间段内，SDC2智慧双循环节能空调制冷量可达31kW，混合制冷模式节能率35.8%，完全节能泵模式节能率43.4%。同时，通过横向对比业内能效比为3.3的高效精密空调的耗电量，SDC2智慧双循环节能空调混合制冷模式节能49.3%，节能泵模式节能55.2%。SDC2的节能效果由此可见一斑。

应该说，在全民关注节能的当下，作为数据中心的管理者必须利用创新的手段来实现节能功效的重大突破，创建绿色数据中心，而科士达网络能源的智慧双循环节能空调LiebertSDC2正是这样一种突破性的技术。它将为数据中心节能开启一个新的时代，并引领数据中心行业在能效管理上步入一个新的阶段。

科士达机房精密空调具有多种制冷方式，包括风冷机房空调、水冷机房空调、冷冻水机房空调、风冷双冷源机房空调、水冷双冷源型等多种机型，制冷量风冷型单机从5.5KW～200KW，水冷型单机从5.5KW～200KW。

科士达精密空调选型依据

精密机房属重要设备运行工作场所，机房内有严格的温、湿度要求，机房内按国标GB2887-89《计算机场地安全要求》的规定配置空调设备：

级别项目     A级

夏季温度    22±2℃

冬季温度    20±2℃

相对湿度    45%~65%

温度变化率<5°C/h并不得结露

同时，主机房区的噪声声压级小于68分贝主机房内要维持正压，与室外压差大于9.8帕送风速度不小于3米/秒在表态条件下，主机房内大于0.5微米的尘埃不大于18000粒/升为使机房能达到上述要求，应采用精密空调机组才能满足要求。

科士达机房专用空调机选型指南

估算空调机的制冷量，选定设备型号时通常要考虑以下主要因素：

1.机房内设备发热量

2.机房面积

3.机房条件(包括层高，密封，装修，室外机安装位置等)

4.当地气候条件

5.型号规格圆整统一

机房对机房空调的要求

机房是数据处理中心，安装有大量的计算机、磁带机、磁介质、交换机、路由器等对环境温湿度、洁净度要求较高的精密设备，对机房环境有严格的要求，其中最重要的是机房温度、湿度和洁净度三个指标。

机房专用空调(精密空调)是为计算机机房(包括程控交换机房)专门设计的特殊空调机，精密空调系统的设计是为了进行精确的温度和湿度控制，精密空调系统具有高可靠性，保证系统终年连续运行，并且具有可维修性、组装灵活性和冗余性，可以保证数据机房四季空调正常运行。

计算机机房专用空调在设计上与传统的舒适性空调有着很大区别，二者为不同的目的而设计，无法互换使用。计算机机房内必须使用机房专用空调。

科士达机房空调选型设计

在对自控新风冷气机设备进行选型过程中，机房的热负荷和换气次数是最为重要的参数依据，因为这两项参数决定了机房的温湿度能否得到恒定以及机房的洁净度能否得到满足。

对于机房的制冷及送风系统，数据中心可以根据实际情况采取相应的技术措施及制冷理念来改善机房的制冷效果，达到节能降耗的目的，比如可以采用高能效比的节能空调设备、采用合适的制冷方式及自然制冷技术、采用动态智能制冷技术、合理设计及组织机房制冷的送回风系统、防止跑冒滴漏等几项节能措施。

可以看到，虽然空调机组的运行需要消耗能源，但不同的制冷方式，消耗的能源是不一样的。制冷剂以及运行模式的不同都可能产生可观的节能效果。我们可以考虑采用自然制冷技术，如位于较冷地区的机房可考虑采用自然冷空气自由冷却，机房大楼的冷冻水可充当机组制冷剂的作用，而且比机组的制冷剂更节能。

在国外，借助自然界天然冷空气来为机房降温已经受到重视。如位于美国罗德岛的布莱恩特大学借助冰雪天气来降低机房的电能消耗，当天气很冷的时候，该大学的数据中心机房的制冷系统就会利用室外的冷空气给冷却剂降温，外部冷源为免费资源，加以利用，既经济又节能，据称该大学使用此方式为数据中心机房制冷，仅此一项就降低了20%~30%的数据中心电能消耗。

动态制冷技术获应用

机房内不同的IT设备所需的冷却温度是不同的，甚至不同年代的同类型设备所需的冷却温度也不同，采用动态智能制冷技术就是为了区别对待数据中心机房中不同设备的冷却需要，从而达到节能降耗。

例如1台服务器需要18℃，但网络设备只要20℃，在未采用动态智能制冷技术时，机房为满足这台服务器的要求，必须设为18℃，这就使部分的冷量浪费掉。

动态智能冷却技术为每个机柜设定不同温度，通过建置多个传感器群组的感应器来监控温度，并在每台机柜前方的地板下都埋设排风口，根据散热需求针对性地动态供应冷却气流，其风量大小可以根据需要随时调节，从而达到节能目的。据惠普新一代数据中心的体验中心的数据显示，动态智能制冷技术可能将机房的降温成本降低40%。

须注重送回风合理设计

在数据中心机房内，热是通过机房内的冷气流带走的，从而达到冷却的效果。不合适的机房布局和设备安装方式，或者不合理的送回风通道，都会妨碍气流的运动，降低了散热效果，消耗更多的能源。因此合理设计及组织机房制冷的送回风系统能有效实现节能。

如果要达到更好的效果，可采用冷通道全封闭送风方案，在冷风信道中，在所有机柜上方用隔板封闭起来，冷风通道的两侧用门来封闭，这样完全阻隔了冷信道与热信道交流，避免发生混风现象。

目前，数据中心常用的机房空调系统气流组织方式主要有下送风上回风、上送风前回风(或侧回风)等方式。比较各种送、回风方式，目前业界公认效率较高的是采用下送风、上回风方式。这种方式中冷风从下部送到机柜，经过机柜后其温度升高比重变轻，自然上升，满足高温在上、低温在下的温度自然分布规律，不会与送风的冷风混合，使冷量的利用率提高，避免冷热气流混合。

相关数据表明，这种送风方式比上送风方式提高2~3℃送回风温差，所需送风量小，可以节能15~20%。对于下送风上回风气流组织方式还可以采取一些措施增强空调制冷系统效率，如果尽量减少地板下走线以及让走线槽道和送风方向保持一致，减少对气流的阻挡，适当控制地板下送风的距离，同时架空地板的高度至少为0.4m;地板下送风时，密封机柜底部的出线孔，阻止冷风泄漏等。

总而言之，数据中心的节能降耗是一个长期的过程，它不仅仅局限于上述分析的节能技术与措施，还有许多其他的节能技术及措施，例如在建设数据中心时应用建筑节能技术，采用太阳能为数据中心提供部分的电能等等技术措施。

对于高密度机房，采取何种措施在电力故障发生的间歇，维持制冷系统的运行，或是部分运行呢？UPTIME组织和有关厂商提出了几种解决方案。

第一种，为整个制冷系统全部配置UPS系统，对于冷冻水型精密空调，需要为冷水机组，冷却塔、一二次泵和精密空调都配上UPS系统。这种方式能保持整套制冷系统的运行，但对于大功率的冷水机组和冷却塔，全部配上UPS系统的代价是非常高昂的，因此目前很少被采用。

第二种，在一个使用冷冻水型精密空调的系统中，为精密空调的风机、冷冻水的二次泵配置UPS，并在冷冻水循环系统中增加蓄冷罐以储备冷冻水。

当电源中断未恢复，或因电源中断导致冷水机组暂时无法启动时，通过蓄冷罐和水泵提供冷源，由精密空调的风机维持机房内的空气循环，从而在一段时问内保持机房的温度或阻止机房快速升温，等候电力的恢复或冷水机组恢复正常工作。以上方式达到了A级不间断制冷的标准。

第三种，在使用冷冻水型精密空调的系统中，为精密空调的风机和冷冻水二次泵配置UPS，但不在冷冻水循环系统中配置蓄冷罐。当电源中断未恢复，或因电源中断导致冷水机组暂时无法启动时，精密空调的风机仍能维持机房内的空气循环，并利用管道中的剩余冷冻水为机房降温。采用这种方式，也能减缓机房快速升温，但效果没有前两种方式显著。

第四种，对于采用直接蒸发式精密空调的系统，既无法安装蓄冷系统，也没有管道的余冷可以利用。但依然可以为精密空调的风机配置UPS，目的只是为在出现故障时保持数据中心的空气循环，也能减缓机房的升温。