近幾年，數(shù)據(jù)中心向著大規(guī)模、集成化、能耗高的方向快速發(fā)展。有調查顯示，近十年來，服務器的功耗增加了15倍，現(xiàn)在一個機架的功耗在20～30KW。網(wǎng)絡設備也是越做越大，有的大型網(wǎng)絡設備要幾個人才能抬得動，重達數(shù)百公斤，有的設備比人還高，這樣的設備發(fā)熱量自然比較高。這些高性能設備造成數(shù)據(jù)中心內部的發(fā)熱量急劇增加，給數(shù)據(jù)中心散熱帶來了嚴峻挑戰(zhàn)，隨著這些高發(fā)熱的設備進入，數(shù)據(jù)中心內的溫度持續(xù)升高，局部溫度也高低不一，為了保持數(shù)據(jù)中心恒溫恒濕的環(huán)境，涌現(xiàn)出了很多數(shù)據(jù)中心空調技術，有的從節(jié)能的角度出發(fā)，有的從成本角度出發(fā)，有的從布局結構方面出發(fā)，各有各的優(yōu)勢。本文將要解釋的是一種新型的數(shù)據(jù)中心空調技術，這種技術對于降低過高的局部溫度，非常有意義，也是直擊數(shù)據(jù)中心空調技術的痛點，這就是背板空調技術。
背板空調是由安裝在數(shù)據(jù)中心機架背面的冷卻盤管、提供冷源的制冷機組和冷卻水系統(tǒng)三部分組成。背板空調工作原理是這樣：機房冷空氣在機柜內部設備風扇的作用下，被吸入機柜并對設備進行降溫，吸熱后的空氣流向安裝在機柜背部的冷卻盤管，熱空氣與冷卻盤管進行熱交換，將熱量傳遞給換熱器內的制冷劑，溫度降低后的冷空氣從背板吹出，完成機房空氣循環(huán)。根據(jù)使用的載冷劑不同，背板空調可以分為水冷背板與熱管背板。水冷背板因為采用了水作為載冷劑，而水資源相對比較豐富，所以投資更省，水冷背板比熱管背板減少了一次換熱，效率更高。但因為冷凍水進入了機房內，機房的風險變高，一旦出現(xiàn)漏水就會損壞設備，數(shù)據(jù)中心里的絕大部分設備都是無法防水的。水冷背板進入數(shù)據(jù)中心機房內所有的水管必須采用焊接，以降低水患的風險。熱管背板采用氟利昂作為載冷劑，投資偏高，又多了一次換熱，系統(tǒng)效率略低，不過這樣水不進入機房，機房的安全性更高。
背板空調采用無風機設計，沒有電力需求，無能耗，減少噪音，其動態(tài)、精確、智能化的冷卻技術可以降低制冷能耗的成本，高效、準確地進行熱量交換，降低了對機房的要求。與其它數(shù)據(jù)中心空調技術相比，背板空調技術有諸多優(yōu)點。首先背板空調的冷卻盤管更貼近熱源，機柜內設備排風口的溫度更高，這為大幅提高冷凍水供、回水溫度提供了條件。冷凍水供、回水溫度的提高，可以使得外部冷卻塔供冷的使用時間增加，可大幅降低數(shù)據(jù)中心機房的空調能耗，比其它空調技術更節(jié)能;其次避免了局部熱點。數(shù)據(jù)中心里機柜內外是最大的發(fā)熱區(qū)域，不同的設備發(fā)熱量也不同，造成了不同機柜內部和周圍的溫度都有很大差別，這導致局部溫度不均勻。背板空調由于緊挨著機柜，安裝在每個機柜的背面，一對一冷卻設備，直接對局部熱點進行降溫，達到消除局部熱點的目的。第三背板空調占用空間小，不需要放置空調，也取消架空地板，降低層高，大大節(jié)省數(shù)據(jù)中心內部的空間，在寸土寸金的數(shù)據(jù)中心機房里，單位面積上可以放置更多的業(yè)務設備，將大大提升數(shù)據(jù)中心的機房利用率?，F(xiàn)在做規(guī)劃數(shù)據(jù)中心機房時，為了更好的冷卻效果，機架采用 “面對面、 背對背”擺放，形成冷、熱通道。未來數(shù)據(jù)中心機房采用背板空調時，所有的通道都變成了冷通道、機架不再需要采用 “面對面、背對背”擺放，可采用順序擺放，在數(shù)據(jù)中心機房空間設計上更加靈活。最后背板空調換熱量對過冷度、過熱度非常敏感，并且背板空調具備自動的冷量調節(jié)能力，根據(jù)機柜熱負荷的變化，在溫度和制冷量之間取得平衡，換熱量在小于額定制冷量時，可以通過調節(jié)水量以靈敏調節(jié)制冷量。
當然，任何一種技術都有其使用的局限性，背板空調也不例外。雖然和其它空調技術相比，背板空調都有著得天獨厚的優(yōu)勢，但是仍有一些不足的地方。比如：背板空調離設備過近，如果采用的是水冷背板，一旦發(fā)生漏水事故，會造成不可挽回的損失，大量的設備會被損壞，危險系數(shù)較高。如果采用熱管背板也有風險，一旦發(fā)生氟利昂泄露，是有毒氣體，對人會造成傷害。還有背板空調不具有加濕功能，若部署背板空調，還需要在機房配置相應的設備來進行濕度控制，不過現(xiàn)在的空調都是既支持溫控也支持濕控，這樣不可避免要再購置一些空調設備進行除濕，造成空調資源的浪費。還有背板空調沒有備份的功能，在一個數(shù)據(jù)中心機房里，可以部署多個空調設備，達到備份的目的，但是背板空調很難做冗余備份，一旦壞了，就需要即刻更換，否則部分設備由于過熱可能會發(fā)生宕機。還有背板空調的冷卻盤管是由很多管道組成的，降低部署在機柜的后面，看起來不夠美觀，所有的機柜后面都是管道，給人一種凌亂的感覺，影響了數(shù)據(jù)中心機房的美觀度。所以在數(shù)據(jù)中心，還應該將背板空調技術和其它空調技術共用起來，背板空調主要用于消除局部熱點問題，而通過其它空調來降低整體的數(shù)據(jù)中心溫度，兩者有機結合起來，不過這樣可能會導致整體的空調成本升高，具體部署還是要根據(jù)數(shù)據(jù)中心的實際情況而定。
雖然背板空調技術也有一些缺陷，但相比其它空調技術還是利大于弊。綜合來看，背板空調技術更具優(yōu)勢，是未來數(shù)據(jù)中心空調技術發(fā)展的主流方向，背板空調技術如若能夠解決其處理機房環(huán)境的濕度的問題并完善空調備份方法，那必將在數(shù)據(jù)中心機房空調領域中得到廣泛的應用。
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