數據中心制冷技術(shù)歷經(jīng)風(fēng)冷直膨式系統、水冷系統、水側自然冷卻系統及風(fēng)側自然冷卻系統等時(shí)期，節能技術(shù)逐步發(fā)展。目前大型數據中心應用的間接蒸發(fā)自然冷卻方式，與傳統新風(fēng)自然冷卻及冷凍水冷卻系統相比，具有室內空氣不受室外環(huán)境空氣質(zhì)量的影響、噴淋加濕空氣不會(huì )影響室內濕度、過(guò)濾器維護成本低、耗水量少、節能水平高等特點(diǎn)和優(yōu)勢。

　　一：蒸發(fā)冷卻技術(shù)分類(lèi)

　　數據中心常用節能方式：

　　蒸發(fā)冷卻技術(shù)分類(lèi)：

　　二：間接蒸發(fā)自然冷卻技術(shù)原理和結構

　　1、間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)原理

　　間接蒸發(fā)冷卻作為蒸發(fā)冷卻的一種獨特等濕降溫方式，其基本原理是：利用直接蒸發(fā)冷卻后的空氣(稱(chēng)為二次空氣)和水，通過(guò)換熱器與室外空氣進(jìn)行熱交換，實(shí)現新風(fēng)(稱(chēng)為一次空氣)冷卻。由于空氣不與水直接接觸，其含濕量保持不變，一次空氣變化過(guò)程是一個(gè)等濕降溫過(guò)程。

間接蒸發(fā)冷卻原理示意圖

　　2、間接蒸發(fā)冷卻機組結構

　　間接蒸發(fā)系統由噴淋裝置、換熱芯體、室內風(fēng)機、室外風(fēng)機、機械制冷補充裝置、控制系統等組成。

　　三：間接蒸發(fā)自然冷卻系統運行模式

　　蒸發(fā)冷卻基于干濕球溫差制冷，注重環(huán)境干球溫度和濕球溫度，主要存在三種工作模式：

　　1. 間接風(fēng)風(fēng)換熱自然冷卻模式（室外＜18℃）

　　在冬季室外溫度低的情況下，上部室外側氣流進(jìn)入機組。首先進(jìn)行空氣過(guò)濾。因為室外空氣溫度低，無(wú)需絕熱蒸發(fā)所產(chǎn)生的制冷量足夠在換熱器內冷卻服務(wù)器機房回風(fēng)。經(jīng)過(guò)換熱器后，吸收熱量的室外空氣回到上部，由室外側EC 風(fēng)機墻排放到室外。在機組下部分，機房?jì)炔康臒峄仫L(fēng)首先經(jīng)過(guò)過(guò)濾，在熱交換器中和室外空氣進(jìn)行熱交換。冷卻后的機房回風(fēng)，經(jīng)過(guò)室內側EC 風(fēng)機墻被送入服務(wù)器機房。

干模式運行示意圖

　　2. 間接蒸發(fā)自然冷卻模式（干球溫度＞18℃，濕球溫度＜18℃）

　　在春秋季室外溫度較低的情況下，上部室外側氣流進(jìn)入機組。首先進(jìn)行空氣過(guò)濾。因為室外空氣溫度不夠低，需要通過(guò)高壓微霧噴淋進(jìn)行絕熱蒸發(fā)制冷的來(lái)補充制冷量。室外空氣在換熱器內冷卻服務(wù)器機房回風(fēng)，吸收熱量的室外空氣回到上部，由室外側EC 風(fēng)機墻排放到室外。在機組下部分，機房?jì)炔康臒峄仫L(fēng)首先經(jīng)過(guò)過(guò)濾，在熱交換器中和室外空氣進(jìn)行熱交換。冷卻后的室內空氣，經(jīng)過(guò)室內側EC 風(fēng)機墻被送入服務(wù)器機房。

濕模式運行示意圖

　　3. 間接蒸發(fā)自然冷卻+機械冷卻的混合模式（濕球溫度＞18℃）

　　在夏季室外溫度高的情況下，上部室外側氣流進(jìn)入機組。首先進(jìn)行空氣過(guò)濾。通過(guò)高壓微霧噴淋進(jìn)行絕熱蒸發(fā)制冷來(lái)補充制冷量。室外空氣在換熱器內冷卻服務(wù)器機房回風(fēng)，吸收熱量的室外空氣回到上部，由室外側EC 風(fēng)機墻排放到室外。在機組下部分，機房?jì)炔康臒峄仫L(fēng)首先經(jīng)過(guò)過(guò)濾，在熱交換器中和室外空氣進(jìn)行熱交換。因為室外空氣溫度高，經(jīng)過(guò)換熱器冷卻后的室內空氣溫度仍然未到達送風(fēng)溫度要求，還需要補充機械制冷。經(jīng)過(guò)室內側EC 風(fēng)機墻后，因為機械制冷風(fēng)閥關(guān)閉，機房回風(fēng)只能再經(jīng)過(guò)機械制冷盤(pán)管，經(jīng)過(guò)制冷后機房回風(fēng)達到設定送風(fēng)溫度后被送入服務(wù)器機房。

混合模式運行示意圖

　　四：應用優(yōu)勢和局限

　　1、造價(jià)方面

　　業(yè)界有人認為間接蒸發(fā)冷卻的整體投資成本高于傳統冷凍水系統。

　　但值得一說(shuō)的是：經(jīng)過(guò)幾年的快速發(fā)展和大量落地應用，間接蒸發(fā)冷卻出現了成本的快速大幅下降,傳統冷凍水系統的造價(jià)成本則一直保持相對穩定或微調。

　　2、系統可靠性

　　行業(yè)內大型數據中心往往傾向于采用傳統集中冷凍水系統，認為是技術(shù)路線(xiàn)成熟，多年廣泛應用，穩定可靠。所以強調高可靠性的數據中心，比如大型金融數據中心，基本會(huì )選擇傳統集中冷凍水系統，而小型金融數據中心會(huì )選擇風(fēng)冷直膨系統。不過(guò)，經(jīng)過(guò)幾年的成熟應用，間接蒸發(fā)冷卻因其產(chǎn)品化模塊化的部署方式，通常不必擔心有系統性的重大故障，故障則體現在產(chǎn)品的層面，選擇間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)的業(yè)主單位表達出對可靠性的不同理解。

　　3、運維方面

　　間接蒸發(fā)冷卻和傳統空調水系統相比，夏季維護量基本相當，而從全年看間接蒸發(fā)冷卻肯定有優(yōu)勢，尤其是冬季基本不需要維護，對運維的挑戰相對較低，有業(yè)主認為采用間接蒸發(fā)冷卻可以不必像傳統冷凍水空調系統那樣“操心”，體現出其運維的優(yōu)勢。

　　4、市場(chǎng)認可度

　　傳統冷凍水系統多年居于大型數據中心的最大份額，成熟應用是其最大的因素，尤其是安全要求高的數據中心，源于各種規范均有關(guān)于傳統冷凍水系統的技術(shù)要求，建設中從設計到投產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節均有相關(guān)標準可循，可操作性強，所以獲得長(cháng)期認可。

　　間接蒸發(fā)冷卻在數據中心領(lǐng)域相對年輕，大型項目的成熟案例較少。但傳統冷凍水空調系統的工程化屬性與數據中心分步建設和彈性靈活部署是較難調和的矛盾，運維難度較大。隨著(zhù)間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)和自然冷卻風(fēng)冷直膨系統的不斷創(chuàng )新進(jìn)步，這兩項技術(shù)也出現了較高運行效率和低PUE的案例，在產(chǎn)品化、模塊化、彈性靈活、少運維工作量等方面優(yōu)于傳統冷凍水系統。

　　5、方案設計

　　間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)和傳統冷凍水系統這兩種方案中，間接蒸發(fā)冷卻設備廠(chǎng)商和設計單位的配合關(guān)系相對前置化，也就是在設計方案前期就需要按照間接蒸發(fā)冷卻特有的技術(shù)要求進(jìn)行，甚至不同的廠(chǎng)商提出的土建配合要求也不盡相同，甚至存在較大差異，這就為項目的實(shí)施帶來(lái)較大的困惑。

　　按照傳統冷凍水系統進(jìn)行設計的項目，或者建筑形式已經(jīng)確定的項目，或者設計方案已經(jīng)報批完成的項目，如果想要改為間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)，將會(huì )比較困難，尤其是在一線(xiàn)城市。畢竟是屬于空氣冷卻方式，空間和占地問(wèn)題是間接蒸發(fā)冷卻不可回避的一個(gè)弊端，這也是目前業(yè)內公認的。在一線(xiàn)城市土地資源緊張的情況下，間接蒸發(fā)冷卻未來(lái)發(fā)展的空間受限，二三線(xiàn)城市由于土地資源相對寬松，可能會(huì )是未來(lái)間接蒸發(fā)冷卻轉移戰場(chǎng)的重點(diǎn)發(fā)展區域。

典型的間接蒸發(fā)冷卻平面布置圖

間接蒸發(fā)冷卻側墻安裝方式

間接蒸發(fā)冷卻屋面安裝方式

　　6、地域限制

　　間接蒸發(fā)冷卻的另外一個(gè)短板是受氣候條件的嚴重限制，不同氣象參數帶來(lái)不同的風(fēng)機的參數以及DX或CW的配比。另外，氣流組織、芯體材質(zhì)和片距，對于換熱量和風(fēng)機耗電量的最佳匹配有著(zhù)至關(guān)重要的影響，當然進(jìn)而影響PUE。隨著(zhù)機房室內溫濕度范圍要求的寬泛趨勢和升溫趨勢，間接蒸發(fā)冷卻也逐步在發(fā)生改變，其應用的區域場(chǎng)景已從西北逐步往東南方向挺進(jìn)，即使在深圳也有應用案例，只是相對北方案例的效率有所降低。

　　五：案例應用

　　美國Sabey 昆西數據中心

　　Sabey Quincy（昆西）數據中心采用單平層結構，建筑層高7.2米，空調系統采用間接蒸發(fā)冷卻，直接膨脹式（DX）制冷系統作為冷量補充?？照{系統為模塊化結構，安裝在建筑樓頂，鑒于Sabey的經(jīng)營(yíng)模式，完全可適應模塊化建設的節奏和要求。

　　在長(cháng)達6年的運行中，該項目的間接蒸發(fā)冷卻機組承受了諸如森林火災，沙漠的高硬度地下水等惡劣環(huán)境的考驗，獨特的聚合物間接蒸發(fā)換熱器無(wú)需任何軟化水處理，同時(shí)可以通過(guò)特殊的自清潔功能，始終保持高效率運行，在滿(mǎn)負載整體系統測試中，記錄下的頂峰PUE為1.25，年均PUE為1.16。連續三年被美國能源部評選為能源之星。

　　資料摘自CDCC《數據中心間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)白皮書(shū)》

　　美國Supernap數據中心

　　間接蒸發(fā)冷卻在美國案例眾多。但在歐洲卻并未成為主流，雖然也有部分項目實(shí)際應用，但近幾年來(lái)主流方式返回到風(fēng)冷式冷凍水方案，而非水冷。這種現象背后的原因復雜，據行業(yè)人士分析，除了業(yè)務(wù)模式以外，和歐洲對于水源和水質(zhì)的管理、用水成本、人工成本、維護成本、設備可靠性以及環(huán)境保護等眾多因素相關(guān)。

　　法國巴黎COLT數據中心

　　巴黎Colt數據中心位于法國巴黎市，建筑整體分為2層，每層層高約7m，建筑整體高度14m。每層部署一個(gè)數據中心，每層機房面積約5000平方米，形成了上下2層共2個(gè)模塊機房。采用間接蒸發(fā)自然冷卻機組，每臺設備顯冷量為320kW，每層機房模塊配置6臺機組，采用5+1冗余配置。每臺設備均配置部分制冷量的DX輔助制冷單元。