浅谈水蓄冷技术在数据中心的应用

赵泽 王浩 杨新春 胡宇阳 崔杰

中国农业银行数据中心，中国·北京 100095

1 引言

为保障IT 设备正常运行，数据中心需配备精密空调为其提供7×24h 的制冷环境，对数据中心而言，即使短暂的供冷中断，也会给IT 设备带来宕机的风险。相关研究结果表明[1,2]，当IDC 机房的热密度在3～4.5kW/m2时，机柜的平均进风温度在5min 内将升到15℃～28℃。市电故障停电时，首先UPS 通过蓄电池向IT 设备供电，同时启动柴油发电机，柴油发电机稳定后即可向耗电设备供电。文献[3]统计了几种数据中心常见的离心式制冷机组从启动到达到额定制冷量所需时间，并认为从柴油发电机启动到制冷机组平稳启动的时间间隔可达30min，这段时间若无应急制冷，IDC 机房温度将急剧上升并导致宕机。可见，对数据中心而言，设置合理的应急冷源对保证IDC 机房设备安全稳定运行至关重要。

2 水蓄冷原理和分类

图1为单罐蓄冷系统，充冷时，冷冻水通过蓄冷罐底部的布水器进入，回水通过位于蓄冷罐顶部的布水器离开，放冷时其方向恰好相反。通常冷冻水进水与水箱中温度较高的水混合，会形成一到两英尺厚的斜温层，斜温层是冷冻水中垂直温度和密度梯度急剧变化的区域，也叫作热边界层，其起到阻止上下冷热水进一步混合的作用。在蓄冷罐充冷、放冷过程中，斜温层会增厚。实际应用中，为实现高效蓄冷，应尽可能减小斜温层的体积；为减少冷热水混合，常采用自然分层蓄冷、多槽式蓄冷、迷宫式蓄冷和隔膜式蓄冷方法。……