冷却塔可以提高大数据中心的效率
作者：湖北武汉办事处 时间：2019-05-06 09:10 阅读：
随着存储和流式传输的大量数字信息，美国数据中心的数量不断增加。这些数据中心内的大量计算机电源产生热量，使高效冷却成为关键的建筑系统要求。蒸发冷却塔是许多数据中心冷却系统不可或缺的一部分。最近有人质疑冷却塔的使用，引用水资源短缺来支持他们的论点。但是，对用于当地现场冷却塔的用水进行全面检查，与用于在区域化石燃料发电厂发电的水相比，显示出令人惊讶的结果。
数据中心冷却方案
根据大小，必须冷却的计算机容量，区域能源成本以及数据负载和密度，有多种方法可以冷却数据中心。热门选项包括：
水冷式冷水机组 - 包括冷水机组，泵，冷却塔和与冷水机组串联的板/框架热交换器
风冷冷水机组 - 包括冷水机组和泵
直接蒸发冷却 - 无机械制冷，也称为“沼泽冷却”
绝热冷却 - 在高峰条件下由水冷系统辅助的风冷系统
为了吸引客户，数据中心运营商权衡各种选择并寻找降低运营成本和环境影响的系统。他们密切关注电力使用效率（PUE），定义为数据中心使用的总能量与提供给计算设备的能量之比。
玻璃钢冷却塔是许多数据中心不可或缺的一部分
数据中心运营商也关注用水效率（WUE）。冷却塔蒸发水，但影响取决于位置。根据数据中心设施基础设施设计领导者的说法，数据中心的面积从几百平方英尺到几十万平方英尺不等，没有任何冷却技术适用于所有人地区，客户标准和应用。 “必须对每个设施进行分析，以确定最能满足客户需求的方法，并利用特定地区的节能和节水机会。”
将设备作为其数据中心实践的一部分，并经常将冷却塔与机械冷却器结合起来，以实现高效冷却。
全面评估用水量
大数据中心冷却塔案例分析
我国西部的持续干旱导致许多公司重新审视用水对冷却数据中心的影响。一些人质疑，鉴于这些短缺，现场冷却塔是否使用过多的水。在评估数据中心的最佳冷却策略时，至关重要的是从整体上查看用水量，包括用电的用水量。从这个角度来看，机械蒸发冷却系统通常比替代干燥系统更有效。
机械冷却系统通常比干燥系统更有效
基于化石燃料的发电厂的蒸汽循环用于发电的水量可以大于数据中心冷却塔使用的水量。一个例子是空气冷却系统，每年使用1兆瓦（MW）的电力，而水冷系统每年使用0.5兆瓦，每分钟使用3000加仑的水。发电厂用于为风冷系统供电的额外0.5兆瓦的加仑数实际上大于水冷系统冷却塔本地使用的水量。减少发电厂使用的能源实际上可以节约用水。
水是一种比空气更有效的介质，用于去除热量，因为蒸发可以增强冷却过程。 “使用水冷式冷凝系统与风冷式冷凝系统可以显着降低冷却能源成本;然而，蒸发冷却的有效性非常依赖于位置，因为较干燥的气候会带来更高的效率。”
他们研究这种能量减少是否会因蒸发而增加现场用水量。他们还考虑了这种蒸发是否在浪费水，以及数据中心所有者是否应该考虑使用风冷设备。
该研究考察了样品数据中心的冷却，冷却负载稳定在1,500 kW。作者比较了标准效率水冷式冷水机组系统和标准效率风冷式冷水机组系统，以及没有机械冷却的蒸发系统。水冷设备包括冷却系统，泵，冷却塔和与冷却器串联的板/框架热交换器。风冷式冷水机组包括冷水机组和泵。
作者发现，水冷式冷水机组系统消耗了1,610,748千瓦时的能量，而风冷式冷水机组系统每年消耗4,663,740千瓦时。
风冷式冷水机组系统消耗更多电力，并且不会在现场蒸发水。它的所有用水量都是电厂用水量。相比之下，水冷式冷水机具有更低的功耗以及现场和发电厂用水量的组合。
水冷技术效率更高，特别是在天气较凉的时候采用“自由冷却”。
自由冷却，也称为“水侧节能器”冷却，是使用低外部空气温度来辅助冷却水的经济方法。当以自由冷却模式运行时，来自冷却塔的水足够冷，不需要冷却器的机械制冷。这显着降低了能量需求，通常降低了75％或更多。为了利用自然冷却可以节省的能量，必须有足够的寒冷天气时间来证明板/框架热交换器和其他部件的额外设备投资是合理的。
评估冷却塔在数据中心冷却中的优势还必须考虑“可变流量”，这是另一种降低能耗的方法。冷却塔的尺寸适合夏季设计;可变流量使用户能够在较冷的季节减少从冷却塔到冷却器的水流量。风扇以较低的速度运行，这减少了能量使用。利用自由冷却和可变流量模式可以显着降低冷却塔的能耗。
冷却塔模块化提供了另一个优势。随着服务器需求的增长，数据中心所有者可能更愿意随着时间的推移构建其设为了控制初始资本支出和运营成本，数据中心运营商可以根据需要随后增加冷却能力随着设施的发展，整合了工厂组装的模块化冷却塔的系统。 对数据中心建设如期完成非常重要，这样服务器可以快速运行以产生收益。 模块化预组装和现场安装的冷却塔可满足时间敏感的交付要求和施工进度。
称重水的选择
蒸发和机械冷却解决方案有许多组合，可以进行评估以满足数据中心冷却要求。 由于对水的讨论被添加到设计考虑因素列表中，因此了解和评估公用电力与当地用水量之间的关系非常重要，以便为实现能源和水资源保护目标做出合理的决策。