互联网数据中心制冷如何“智”冷？ 间接蒸发冷却助力碳中和

摘要

       得益于安全高效、显著节能的特性，间接蒸发冷却的接受程度更高，正在成为数据中心制冷方式的新选择。

       自 1996年“Internet Data Center”概念被提出以来，我国IDC行业从无到有，先后经过PC门户网站、移动互联网、云计算阶段，互联网数据中心（以下简称“数据中心”）特性也随之不断演进，“简单机房+粗糙运营”不复存在，“专业设备+规范运维”的传统数据中心也逐渐无法满足当前需求。

       当前，数据中心已成为经济社会不可或缺的关键基础设施，互联网新兴技术和创新业务日新月异，云计算应用落地进程加快，数据资源存储、计算和应用需求大幅提升，同时，各地陆续出台能耗限制政策，国家提出“2030年碳达峰、2060年碳中和”目标……诸多因素影响下，数据中心的承载和需求已今非昔比。

新需求 ? 新制冷

       数据中心是数字社会的基石，L1层则是整个数据中心的基石，从能源、环境、设施、安防等层面为数据中心提供基础支撑，也承接数据中心提出的新需求。

 / 需求一：快速交付 / 

       数据中心投资高，成本收回周期长，早一天投运就能早一天盈利。而传统数据中心建设模式TTM将近两年，周期过长，同时基础设施难以匹配IT设备的三年一迭代的演进趋势。因此，L1层需要满足快速交付、高效扩展的需求。

 / 需求二：绿色节能 / 

数据中心OPEX（运营支出）中，电费占比超过一半，为降低成本，数据中心不断探索节能降耗新措施。近年来地方能耗审批趋严，国家“双碳“目标和未来监管制度逐步完善，成为数据中心进一步降低PUE、减少能源消耗的新动力。

 / 需求三：智能运维/ 

       数据中心的人才需求持续大于供应，运维人力短缺。随着数据中心规模越来越大，运维管理日益复杂化，人工运维难度大、效率低，还带来了更多安全隐患——Uptime Institute  对历史数据安全事故的统计显示，“70%的数据中心故障都是人为引起的”。因此，数据中心需要更简单智能的运维手段。

 / 需求四：安全可靠 / 

       数据中心服务器单机柜功率和密度不断提高，产生的热量随之激增，一旦制冷系统出现故障，机房会在更短时间内超过极限温度，使机器宕机或损坏，带来巨大损失。不断变化的是功率密度，不变的是数据中心核心要求——安全。

       需求驱动进步。数据中心发展至今，L1层一直随之演进。

       以制冷系统为例，面对数据中心更高功率、更高密度的发展趋势，设备厂商们在制冷方式、制冷效率上展开探索创新，成果斐然：曾经以房间为单位的空调制冷演变为近端制冷，间接蒸发冷却、液冷、等新冷却技术涌现，制冷效率越来越高，PUE值越来越低。

数据中心“新宠”? 间接蒸发冷却

       当厂商们的创新成果应用到数据中心，综合成本、适用程度、运维难度，都是重要影响因素。譬如液冷技术虽然降温快、能耗低，但客户对可靠性和能耗成本节约存疑，给应用推广带来挑战。

       相比之下，间接蒸发冷却技术采用空气-空气间接式换热，利用外部环境的较低温度空气带走数据中心内部产生的热量，气象适宜时还可以利用水的蒸发来帮助散热。在隔绝室内外空气前提下，降低机房温度，大幅增加利用自然冷却的时间。

       得益于安全高效、显著节能的特性，间接蒸发冷却的接受程度更高，正在成为数据中心制冷方式的新选择。

       在间接蒸发冷却领域，先后有多个企业投入生产研发，华为可谓其中的佼佼者。近日ICTresearch发布的《2020-2021年中国数据中心蒸发冷却空调产品市场报告》显示，华为间接蒸发冷却解决方案以34.5%的市场份额，稳居中国市场第一。赛迪顾问《2020-2021年中国机房空调市场研究年度报告》也指出，2020 年，华为间接蒸发冷却解决方案问鼎中国市场。

       华为在2019年首次发布FusionCol间接蒸发冷却解决方案，2020年发布优化升级的2.0方案，在极短时间内，获得来自数据中心等客户的广泛应用和认可，原因何在？

/ 原因一：极简架构 / 

       华为间接蒸发冷却解决方案采用模块化架构的一体化产品设计，集装箱整体架构内置DX补冷系统，各部件在工厂预制集成，在现场可以快速安装，相比传统冷冻水系统减少了大量的管路施工及调试工作，帮助数据中心缩短TTM可达50%，实现业务尽快上线。

 / 原因二：绿色节能 / 

       解决方案充分发挥间接蒸发冷却的特点，根据一年中的外界温度不同，按需切换干模式、喷淋模式和混合制冷模式，最大化的利用自然冷源，减少压缩机的工作时间，将4次换热过程简化为1次，减少热量损失，有效降低制冷能耗，进而降低数据中心OPEX。同时采用iCooling智能调优技术，通过对制冷系统的各项数据进行收集、清洗，应用神经元网络深度学习算法，进行数据建模和推理，实时给出最佳的调优方案，实现PUE最优。

 / 原因三：智能运维 / 

       由于采用极简设计，华为间接蒸发冷却解决方案不需要专业的暖通工程师进行维护，向导式调测，支持故障自检，运维简单。在数据中心运营时，传统冷却系统调优、参数优化对运维人员能力水平要求极高。华为的iCooling智能调优技术，通过对制冷系统的各项数据进行收集、清洗，应用神经元网络深度学习算法，进行数据建模和推理，可以实时给出最佳的调优方案，让普通运维人员达到“老师傅”水平。

 / 原因四：前瞻安全 / 

       人工运维只能对故障“亡羊补牢”，无法做到见微知著，无法发现潜在问题。华为间接蒸发冷却解决方案借助各类图像、声音、振动等智能传感器，匹配AI智能算法，实现间接蒸发冷却系统全自动巡检及故障预测。

       可以看出，华为的间接蒸发冷却解决方案凭借技术创新和产品表现，满足了当前数据中心诸多新需求，实现极简、绿色、智能、安全。也正是凭借此类种种创新技术的不断迭代，华为持续助力构筑面向未来的互联网数据中心基础设施。

价值与潜力 ? 助力碳中和

       由于占用面积大、远端制冷效果差，部分数据中心对间接蒸发冷却产品“望而却步”。华为间接蒸发冷却解决方案则解决了这些“后顾之忧”：通过采用高效高分子换热芯、自研高效EC风机、高效直流变频涡旋压缩机等器件的应用，并在控制上进行部件级协同调优的手段，将制冷密度做至最高，来降低间接蒸发冷却产品的占地面积；同时，为间接蒸发冷却系统量身打造EC风机，相较传统EC风机能达到更高效率，更高风量，在全范围内风量可提升30%~55%，以此来解决远端制冷效果差的问题。

       必须指出，间接蒸发冷却并非适合所有数据中心，在高温高湿区域，由于可获取的自然冷源较少，使用间接蒸发冷却解决方案的节能效果受限。

       所处区域年平均温度低于25℃、海拔低于4000m的数据中心，才是间接蒸发冷却的适用对象。例如山东临沂经济技术开发区大数据中心，由于采用华为间接蒸发冷却方案，该项目从开始土建施工到试运营仅用时4个多月，工期较传统水冷系统节省50%以上，建成后的数据中心高效制冷，PUE从1.41降低至1.25（同地域数据中心平均PUE为1.45），年省电费四百多万。

       面对碳达峰、碳中和这一国家长期目标，已经有互联网企业行动起来，腾讯、百度先后发布集团碳中和规划，绿色环保、节能降耗的数据中心均在规划中占据重要篇幅。

可以预见，在我国双碳进程中，绿色节能的数据中心将受到更多互联网公司青睐，极简、绿色、智能、安全的间接蒸发冷却产品，将迎来更大市场。

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