数据中心机房制冷系统应急措施研究

任玉迎

摘 要 随着计算机技术的快速发展，对于数据中心机房的需求要来越大。面对目前出现的大量云服务器以及大数据运算，过去的小型数据机房已经不能满足网络发展的需要，因此大型数据中心的建立就成为了必然，但是针对数据中心机房的建立还是存在一定程度上的限制，其中核心问题在于散热问题。众所周知的是数据中心机房是由大量计算机组成，计算机内部的核心处理器和硬盘内存等原件在运行过程中会释放大量的热量，而这些热量如果不及时排出将会严重影响服务器运行，导致问题的发生。

关键词 制冷系统；空调制冷；数据中心

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）183-0029-02

1 数据中心机房制冷系统应急措施的作用

对于数据中心机房来讲，其组成主要是由计算机组成，其热量的产生主要是由于电流通过具有电阻的元件时会发生能量转换，电能的一部分转化为热能，因此在计算机高速运转的过程中将会产生大量的热能，而往往数据中心机房为了稳定性会建立在室内，这就导致大量的热量存积在一个房子之内，热量无法得到有效地释放则会使得温度继续升高，而计算机内部的CPU、硬盘、内存等在长期高温的状况下运行不仅仅会影响运行速度，同样会发生电子迁移现象，导致使用寿命的大幅度缩减，因此降低数据中心机房的温度不仅仅可以保证服务器的运行质量和速度，同時可以降低对于数据中心内部计算机的维护检修费用。

如何才能降低数据中心机房的问题是一直以来的讨论热点，在计算机内部安装单独散热系统和在机房室内安装整体散热系统都是行之有效的办法，这就涉及到了数据中心机房制冷系统的构建问题。

所谓的制冷系统是在正常状态下所采用的制冷系统，而制冷系统的应急措施则是在突发情况下，需要服务器进行超负荷运转的情况下，可能会出现比正常运转情况下更多的发热量，这就要求制冷系统不仅仅要具有一个应对数据中心正常运转发热量的处理情况，同时也要备有针对特殊情况数据中心发热量不正常的处理方案。

2 数据中心机房制冷系统应急措施主要类型

对于目前数据中心机房制冷系统最为常见也是效果最好的包括了空调制冷系统、液冷制冷系统以及液氮制冷系统，这3种方式各自都具有其优点与劣势。

2.1 空调制冷系统

空调制冷系统顾名思义是采用在数据中心所在的房屋内安装大型空调的方式，全天候运转空调，降低室内温度的一种制冷系统，这种方式是一种被动式散热方式，其是通过降低空气的问题，从而降低整个室内温度，众所周知的是空气的比热容是属于比较较低的，这就意味着空气的导热性能并不好，为了更生动的表现出来，笔者将采用举例子的方式进行说明。当空气温度达到40℃，计算机满载状态下内部温度通常是在70℃左右，采用空调制冷系统进行散热，可以迅速将空气温度降低至15℃，而此时计算满载状态下的内部温度仍然可以达到40℃左右，这说明了空调制冷系统可以有效降低空气温度，但是由于空气的导热性能十分低，从而导致计算机元件的温度没有得到有效的降低，其利用效率比较差，但是通过数据仍然可以看出空调制冷系统能够降低数据中心内部温度，这说明空调制冷系统可以用于数据中心的日常制冷系统，但是空调制冷系统因为空气导热性能低这一原因，会发生当空气温度低于15℃后，很难有效再继续降低空气温度，因此在特殊状况下，服务器需要超负荷运行，由此产生超出的热量，通过空调制冷系统已经十分困难再次降低温度，这说明空调制冷系统不适于用作数据中心机房的应急制冷系统。

2.2 液冷制冷系统

液冷制冷系统是采用冷凝液等掺加有防冻防腐物质的特殊液体作为散热媒介，其是凭借水体具有高度的导热性能，这也是源自水具有较高的比热容，能够快速吸收热量并能有效释放出去，采用液冷系统散热对数据中心机房的内部走线布局有着较高的要求，因此在采用液冷制冷系统时，对于数据中心机房的建设要进行充分的建设规划，预留出足够的管道布局空间，方便液冷管道进行布局，通常情况下采用上管道与下管道两种方式进行液冷管道的铺设，两者各有各的优点，上管道既指将液冷管道布局在房屋上层天花板下层，而下管道则是将管道布设入房屋的地面之中。液冷制冷系统主要是由外围的冷水机组、冷却塔、冷冻水泵、冷却水泵以及液冷末端组成，通过测试表明液冷系统在日常运行状态下可以有效降低数据中心机房的计算机元件温度，并且存在一定程度上的散热盈余，这就代表着当出现特殊情况，服务器超负荷运转之时，采用液冷制冷系统，还是可以有效地将热量排除，保证服务器的顺利运行，但是液冷技术仍然存在一定的问题，就是冷却液的渗漏问题，因为电子元件的特殊性，不能与液体进行接触，否则通常会导致电路的短路，严重时会损坏整个数据中心机房，因此一旦冷却液发生渗漏，则将会严重影响整个数据中心的运行，导致严重的运行事故，给公司造成不可挽回的损失，因此对于液冷制冷系统的应用要按时对管道以及液冷口连接处进行检查检修，确保不会发生冷却液泄露的情况，确保数据中心运行的稳定性。

2.3 液氮制冷系统

液氮是液态的氮气，这种物质十分稳定，是一种惰性物质，不会发生燃烧等特殊情况，正常压力状态下液氮的温度为-196℃，其在气化过程中能够吸收大量的热量。采用液氮进行散热可以说无论是什么情况下的数据中心发热量都可以轻松的排除，绝对不会存在计算机过热而降低运算速度的情况。

液氮制冷系统常常是针对极端环境下的数据服务器运行情况，因为其迅速的降温特点，一般不适用与数据中心的日常运行，因此在数据中心机房的一般运行中不建议适用液氮制冷系统，正常运行中所发出的热量完全不需要液氮制冷系统进行散热，但是在特殊情况下，尤其是服务器需要严重过载运行，计算机CPU需要超频长期运行的特殊情况下，为了防止放生电子元件的过热断电以及电子元件表面融化的情况，就可以采用液氮制冷系统进行散热，其可以迅速降低整个数据中心机房的温度，保证服务器运行的稳定性。

3 针对数据中心机房制冷系统应急措施总结

数据中心机房最重要的属性是稳定，对于网络服务器尤其是重要行业数据运行服务器来讲，服务器发生一次运行事故都会导致几百万、几千万的重大金钱损失，甚至会发生数据丢失等情况，因此在数据中心机房的建设与设立过程中最需要考虑的就是特殊情况的发生，其中很重要的一个情况就是过热问题。

经过上文对空调制冷系统、液冷制冷系统以及液氮制冷系统的介绍，可以得出一个简单的结论。针对数据中心机房的日常使用可以采用空调制冷系统或者液冷制冷系统，而针对数据中心机房的散热应急措施，尽量采用液冷制冷系统以及液氮制冷系统共同作用，这是从制冷系统的散热效能高低上进行划分的。但是这3种制冷系统都是具有各自的优点与缺点，因此在选用制冷系统时，选用单独的制冷系统总会出现一些难以避免的缺点，采用两种及两种以上的制冷系统联合散热才是保证数据中心机房稳定性的最好方式。针对一般情况下的制冷系统应急措施的选用可以采用日常运行制冷采用空调制冷方式，而在应急措施下应采用液氮制冷方式，根据不同的具体情况进行有针对性的选择使用。

4 结论

面对目前越来越高的服务器需求量，建立更多的数据中心机房是应有之义，但是在建立之初已经要规划好一个合理科学适当的制冷解决方案，保证数据中心运行的稳定性，提高数据存放的安全程度。

参考文献

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