由于數(shù)據(jù)的爆炸式增長，以及云服務、大數(shù)據(jù)對IT基礎設施提出的新的挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)中心正在向大型化、集中化等方向發(fā)展，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建設模式，也正逐漸的被模塊化、高密度所替代。數(shù)據(jù)中心已經(jīng)不再是簡單的"數(shù)據(jù)倉庫"，已成為數(shù)據(jù)交互、信息處理和數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)綜合管理平臺。

隨著數(shù)據(jù)中心面積、規(guī)模的增加，數(shù)千甚至上萬臺IT設備同時在線，產(chǎn)生了大量的熱量和電力消耗，制冷和降耗成為了數(shù)據(jù)中心面臨的最大挑戰(zhàn)。

為了給數(shù)據(jù)中心規(guī)劃、建設和運維管理提供一些有益的經(jīng)驗，中國IDC圈記者采訪了深圳市阿爾法特網(wǎng)絡環(huán)境有限公司（簡稱阿爾法特）CTO趙寧凡先生。據(jù)悉，趙寧凡是國內(nèi)資深制冷空調(diào)專家，有豐富的閱歷、經(jīng)驗和很多開創(chuàng)性的成果。早在上世紀90年代就已經(jīng)從事模塊化制冷技術(shù)、磁懸浮制冷技術(shù)、自然冷卻技術(shù)、一次泵變流量技術(shù)等先進高效制冷技術(shù)的研究，是國內(nèi)最早從事這些新技術(shù)研究的專家，有很多項技術(shù)發(fā)明。趙寧凡也使阿爾法特成為中國最早從事數(shù)據(jù)中心微模塊解決方案研發(fā)、生產(chǎn)、服務的企業(yè)之一。

以下是趙寧凡就記者所提的問題給出的一些見解和建議。

關(guān)于數(shù)據(jù)中心制冷解決方案

趙寧凡在接受采訪時表示，大型數(shù)據(jù)中心制冷的技術(shù)關(guān)鍵在于針對高密度部署的有效制冷。目前新建的大型的數(shù)據(jù)機房都在向中高密度部署方向發(fā)展，為了解決中高密度部署下對數(shù)據(jù)處理設備的有效冷卻，大部分機房都采用了冷熱氣流分離的冷卻和氣流組織方式。在這一應用需求的引領下，為數(shù)據(jù)中心服務的空調(diào)產(chǎn)品出現(xiàn)了行間空調(diào)、背板式空調(diào)、地板式空調(diào)等等這些形式，這些形式的空調(diào)產(chǎn)品最主要的特點就是有效的適應了冷熱氣流分離這樣的高效冷卻方式。

數(shù)據(jù)中心的制冷有單體式和集中式兩種形式，單體式簡單來說就是有很多個小型單一的制冷機組。制冷量在300kw以下的小型的數(shù)據(jù)中心，很多就是采用單體式的制冷。而對于大中型的數(shù)據(jù)機房，應該采用冷源集中形式，即采用大型制冷機組為數(shù)據(jù)機房進行集中供冷。大型的制冷機組具有更高的效率和更低的維護管理成本，這是提高數(shù)據(jù)中心可靠性和效率的有效形式。

趙寧凡表示，數(shù)據(jù)中心除了配備常規(guī)熱力循環(huán)機理的制冷機組提供制冷外，為了最大限度降低冷卻方面的電力消耗，在有條件的地區(qū)，F(xiàn)reeCooling （自然冷卻）也已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心在大部分情況下的"標配".FreeCooling是一種在室外溫度比較低時，通過相應的技術(shù)手段將室外冷源引入機房內(nèi)部將熱量帶走，以達到降溫的目的。以北京地區(qū)為例，從每年11月份到來年2、3月份的四個月期間，基本可以完全依靠FreeCooling為機房制冷，而不需要啟用壓縮機制冷設備。在北京，F(xiàn)reeCooling一年大約可以節(jié)約30~40%制冷電量消耗。

由于FreeCooling是利用室外冷源進行制冷，因此節(jié)能程度受到地域限制。在國內(nèi)，北緯28度以北的地區(qū)，基本都可以采用FreeCooling.業(yè)內(nèi)一般認為南方地區(qū)并不適合采用FreeCooling方案。但趙寧凡解釋道，實際上，服務器的排風溫度通常在35度左右，由于采用了冷熱氣流分離的冷卻和氣流組織方式，這為在廣州和深圳這樣的南方地區(qū)同樣提供了自然冷卻的可能。要知道，即使在廣州和深圳這樣典型的南方地區(qū)，實際上每年冬季也會有一定的時間，環(huán)境干球溫度或濕球溫度是具備自然冷卻的條件的。事實上也確實有一些新建的數(shù)據(jù)中心采用了自然冷卻，只是節(jié)能率不如北方地區(qū)的數(shù)據(jù)中心來的更多。

數(shù)據(jù)中心新的制冷技術(shù)

近幾年，隨著數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能理念的不斷深入，各種高效的制冷方式都在進行不斷地嘗試。液冷和磁懸浮制冷就是其中一項比較突出的創(chuàng)新技術(shù)。

趙寧凡表示，由于液體的導熱系數(shù)和熱容量要比空氣大得多，因此，液體冷卻無疑是一種更加高效率的冷卻方式。液冷方式有很多種，比如微通道液冷基板、浸泡式、激射式等。這些液冷形式各有千秋。實際上液冷技術(shù)并不稀奇，液冷基板這種形式的液冷技術(shù)在超算、高性能雷達或者大型電力變頻器等領域至少已經(jīng)有了十幾二十年的成熟應用，尤其是大型的高性能超級計算機和高性能軍用雷達。液冷技術(shù)真正能將高密度部署帶到一個前所未有的更高的層級，而且由于液冷技術(shù)可以實現(xiàn)針對CPU這樣的熱島精確定點冷卻，從而可以精確地控制制冷分配，因此，液冷技術(shù)也無疑是數(shù)據(jù)中心節(jié)能的發(fā)展方向之一。目前液冷技術(shù)本身并不存在難以克服的技術(shù)難點，應用推廣的主要障礙在于技術(shù)集成和成本。技術(shù)集成方面需要研發(fā)制造新型的采用液冷技術(shù)的通用服務器。而成本則與性能目標有很大的關(guān)系，過高的性能目標當然會帶來高昂的成本，對于商業(yè)運行來講難以承受。但只要不盲目追求過高的性能目標，總可以找到成本和性能的平衡點。目前液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的應用已經(jīng)進入初步的嘗試階段，雖然短期內(nèi)還不具備大規(guī)模部署的條件，但對于這一技術(shù)我們可以抱有一定的信心。

除了液冷技術(shù)之外，近兩年磁懸浮制冷技術(shù)也逐漸被市場所關(guān)注，趙寧凡表示，目前磁懸浮制冷主要應用在熱負荷1000kw以上的數(shù)據(jù)中心。磁懸浮冷水機組有風冷和水冷兩種類型。由于磁懸浮壓縮機的特點，風冷型磁懸浮制冷機組不太適合夏季環(huán)境溫度太高的地區(qū)。在價格方面，磁懸浮制冷機組在十年前成本還是比較高昂的，但是隨著磁懸浮壓縮機的技術(shù)成熟度不斷提高，量產(chǎn)不斷擴大，磁懸浮機組的成本也在逐步下降，目前在成本上已經(jīng)與常規(guī)制冷機組相差不是那么巨大了，而由于磁懸浮制冷的效率至少比常規(guī)機組高10%到20%，因此，目前磁懸浮制冷機組的價格水平對這一產(chǎn)品的應用推廣已經(jīng)不是太大的障礙。

磁懸浮壓縮機制冷在數(shù)據(jù)中心的應用還有很多文章可做，磁懸浮制冷壓縮機的很多特性經(jīng)過充分的挖掘其實是非常適用于數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)。

選擇數(shù)據(jù)中心的制冷系統(tǒng)和設備應該綜合考量

對于目前市場上種類繁多的制冷設備和節(jié)能技術(shù)，趙寧凡表示，用戶在進行數(shù)據(jù)中心設計規(guī)劃的時候就要有一定的前瞻性，要充分考慮到可靠性和今后的可擴展性。由于電子技術(shù)的發(fā)展速度非�？�，技術(shù)更新?lián)Q代要比常規(guī)的機械產(chǎn)品來得更快、大部分的數(shù)據(jù)中心在全生命周期內(nèi)，每3-5年，有30%左右的IT硬件設備會被新設備替代，在數(shù)據(jù)中心大部分的物理基礎設施達到使用壽命之前，IT設備可能已經(jīng)更新?lián)Q代了2-3輪。至少我們現(xiàn)在已經(jīng)看到，每一次數(shù)據(jù)設備升級，都會伴隨性能提高和功率增加。國內(nèi)很多數(shù)據(jù)中心建成還沒有多少年，就發(fā)現(xiàn)制冷能力已經(jīng)不能滿足新的要求，這就是當初規(guī)劃設計前瞻性不足所導致。所以，作為物理基礎設施重要組成部分的制冷系統(tǒng)，在規(guī)劃設計的時候，應該充分考慮到數(shù)據(jù)設備若干年后的更新?lián)Q代，應為今后的升級留下冗余或者可擴展的能力。

和中國存在的普遍現(xiàn)象一樣，目前在數(shù)據(jù)中心建設，很多用戶在選擇制冷設備時，性價比已經(jīng)被簡單的價格比所替代，"價格"成為了很多項目設備選擇標準的最主要考量指標。對此，趙寧凡認為，電源和冷卻是數(shù)據(jù)中心物理基礎設施的兩個關(guān)鍵系統(tǒng)，這兩個關(guān)鍵系統(tǒng)如果出了問題，嚴重的會導致整個系統(tǒng)的宕機。而不同于一般的舒適性空調(diào)制冷設備，數(shù)據(jù)中心制冷要求全年在各種條件下24小時365天不間斷運行，數(shù)據(jù)中心的制冷設備運行一年，至少相當于普通舒適性空調(diào)運行2-3年。所以，對設備的可靠性和耐久性要求更高。同樣，由于數(shù)據(jù)中心制冷運行的時間長，所以制冷設備的效率對運行費用的影響要比普通舒適型空調(diào)更大。因此，選擇好的，真正是性價比高的制冷設備，能為提高數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的可靠性，降低運行管理費用，帶來很大的好處。俗話說得好，好貨不便宜，便宜無好貨，所以，價格不應成為數(shù)據(jù)中心制冷設備選擇的最主要指標。

關(guān)于PUE，趙寧凡認為PUE是動態(tài)，不是靜態(tài)的，目前用靜態(tài)的PUE來評價數(shù)據(jù)中心的效率水平不夠科學，不夠全面。數(shù)據(jù)中心的耗電水平除了與設備本身的效率有關(guān)之外，還和運行環(huán)境、維護保養(yǎng)等有關(guān)，一個靜態(tài)PUE高的數(shù)據(jù)中心，并不代表全年一定是節(jié)能的。以制冷設備為例，過去衡量制冷設備的效率高不高，就用一個COP指標。但是，從上世紀80年代后，通過大量的數(shù)據(jù)分析，我們發(fā)現(xiàn)，空調(diào)的全年平均使用負荷只有30%左右，制冷空調(diào)設備大部分時間里面實際上是在部分負荷下運行的，這就有了對制冷空調(diào)設備效率評價標準的一次大變革，這就是設備的綜合能效比或季節(jié)能效比IPLV（EER）。

趙寧凡認為，數(shù)據(jù)中心能耗的評價標準也應該參考空調(diào)設備的IPLV（EER），用能夠反映全年實際運行水平的綜合的PUE來取代單一靜態(tài)的PUE.當然，這樣的評價標準需要建立在大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計基礎上，這也帶來了另一個話題，就是數(shù)據(jù)中心的環(huán)控和電能監(jiān)測，數(shù)據(jù)中心這兩方面數(shù)據(jù)的統(tǒng)計記錄是建立新標準的基礎。而大數(shù)據(jù)技術(shù)對于這方面來說，已經(jīng)不存在多大的問題，這需要行業(yè)專業(yè)組織來謀劃和引導這樣的轉(zhuǎn)變。