2024數(shù)據(jù)中心間接蒸發(fā)冷卻解決方案

數(shù)據(jù)中心間接蒸發(fā)冷卻解決方案目錄前言 1術(shù)語 2數(shù)據(jù)中心制冷行業(yè)現(xiàn)狀及挑戰(zhàn) 3數(shù)據(jù)中心政策解讀 3國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)解讀 4數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)的現(xiàn)狀及挑戰(zhàn) 5傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)能耗大 5傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)部署周期長 5傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)復(fù)雜 5傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)運維費用高 5數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的現(xiàn)狀及挑戰(zhàn) 6間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)需增強與建筑的匹配 6間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)需能滿足在濕熱地區(qū)的應(yīng)用 6間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)需進一步簡化運維 6間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)介紹 7系統(tǒng)原理及組成 7系統(tǒng)原理 7室外空氣處理系統(tǒng) 8水處理系統(tǒng) 9安裝場景及氣流組織 10安裝場景 10氣流組織 10氣候適應(yīng)性 12間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)與傳統(tǒng)冷凍水系統(tǒng)對比 13PUE和WUE對比 13分期部署能力對比 14部署周期對比 15顆粒度和可靠性對比 15TCO對比 15初始投資對比 15運行投資對比 16間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展方向 18增強建筑物適配性 18延長濕熱地區(qū)自然冷卻時長 18增強寒冷地區(qū)應(yīng)用可靠性 19簡化運維 19空氣處理系統(tǒng)歸一化 20基于AI的新一代智能間接蒸發(fā)冷卻解決方案 21用AI技術(shù)進行能效提升 21用AI技術(shù)進行故障預(yù)測 27間接蒸發(fā)冷卻解決方案應(yīng)用案例 28國內(nèi)應(yīng)用案例 28國外應(yīng)用案例 30附錄：全國部分城市的溫度分布系數(shù)表 341.前言1.前言PAGEPAGE1PAGE2PAGE2白皮書收錄于“DC計劃”隨著5G、云計算、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的快速發(fā)展，大數(shù)據(jù)中心成為新基建的熱點。作為國家基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源，大數(shù)據(jù)中心成為國家競爭力的戰(zhàn)略制高點之一，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)規(guī)模和數(shù)量呈現(xiàn)快速增長。近年來，國家相關(guān)部委出臺了關(guān)于綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)和建設(shè)布局的指導(dǎo)意見，北京市、上海市、廣東省、深圳市等地方政府也出臺了數(shù)據(jù)中心相關(guān)政策，對新建數(shù)據(jù)中心的PUE制定了詳細的準(zhǔn)入門檻和激勵機制。數(shù)據(jù)中心能耗尤其是制冷系統(tǒng)能耗已成為業(yè)界普遍關(guān)注的焦點。提高制冷系統(tǒng)的能效，既響應(yīng)國家節(jié)能減排的政策導(dǎo)向，也是降低數(shù)據(jù)中心運營費用的重要目標(biāo)。數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)冷凍水制冷系統(tǒng)存在能耗大、部署周期長、系統(tǒng)復(fù)雜、以及運維費用高等諸多挑戰(zhàn)。間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)是充分利用自然冷源，降低數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)能耗的有效手段。同時間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)簡單、安裝適配性好、適用氣候區(qū)域廣泛；與傳統(tǒng)冷凍水制冷系統(tǒng)相比，更省電省水，在分期部署、建設(shè)周期、可靠性、TCO方面更具優(yōu)勢，受到行業(yè)廣泛的認(rèn)可。同時，隨著間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)的使用量快速增加，該技術(shù)又出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢，比如空氣處理系統(tǒng)歸一化、用AI技術(shù)提升能效、以及用AI技術(shù)進行故障預(yù)測等。為了更好地推廣間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)，特編寫《》，謹(jǐn)為行業(yè)相關(guān)人士提供參考。術(shù)語數(shù)據(jù)中心datacenter為集中放置的電子信息設(shè)備運行提供運行環(huán)境的建筑場所，可以是一棟或幾棟建筑物，也可以是一棟建筑物的一部分，包括主機房、輔助區(qū)、支持區(qū)和行政管理區(qū)等。間接蒸發(fā)冷卻indirectevaporativecooling（下文簡稱IEC）間接蒸發(fā)冷卻是指產(chǎn)出介質(zhì)（空氣或水）與工作介質(zhì)（空氣或水，工作介質(zhì)發(fā)生直接蒸發(fā)冷卻）間接接觸，僅進行顯熱交換而不進行質(zhì)交換，來獲取冷風(fēng)或冷水。間接蒸發(fā)冷卻空氣處理系統(tǒng)indirectevaporativeair-conditioningsystem一種采用間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)，工作介質(zhì)為空氣或水，產(chǎn)出介質(zhì)為空氣，提供空氣循環(huán)、空氣過濾、冷卻、濕度控制和輔助冷源的空氣調(diào)節(jié)機組。下文簡稱間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)。機械輔助制冷mechanicalauxiliarycooling機械輔助制冷是間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)無法完全采用自然冷卻或間接蒸發(fā)冷卻無法達到額定制冷量，而采用蒸汽壓縮制冷方式補充制冷量的一種輔助制冷方式冗余redundancy重復(fù)配置系統(tǒng)的機組或部件，當(dāng)部分機組或部件發(fā)生故障時，冗余配置的機組或部件介入并承擔(dān)故障機組或部件的工作，由此延長系統(tǒng)的平均無故障間隔時間。電能利用效率（PUE）powerusageeffectiveness表征數(shù)據(jù)中心電能利用效率的參數(shù)，其數(shù)值為數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有用電設(shè)備消耗的總電能與所有電子信息設(shè)備消耗的總電能之比。水利用效率（WUE）waterusageeffectiveness表征數(shù)據(jù)中心水利用效率的參數(shù)，其數(shù)值為數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有用水設(shè)備消耗的總水量與所有電子信息設(shè)備消耗的總電能之比。人工智能（AI）arti?cialintelligence用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)。PAGEPAGE11PAGE10PAGE10白皮書收錄于“DC計劃”數(shù)據(jù)中心制冷行業(yè)現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)數(shù)據(jù)中心政策解讀近年來，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會、國家機關(guān)事務(wù)管理局、國家能源局、國土資源部、國家電力監(jiān)管委員會等部委相繼出臺了關(guān)于綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)和建設(shè)布局的指導(dǎo)意見，北京市、上海市、廣東省、深圳市等地方政府也出臺數(shù)據(jù)中心相關(guān)政策，對新建數(shù)據(jù)中心的PUE制定了詳細的準(zhǔn)入門檻和激勵機制。在政策牽引下，新建數(shù)據(jù)中心必將更加重視節(jié)能，間接蒸發(fā)冷卻解決方案等自然冷卻方案將會得到更廣泛的應(yīng)用。表1國家和地方政府?dāng)?shù)據(jù)中心相關(guān)政策一覽表適用區(qū)域發(fā)文名稱發(fā)文時間發(fā)文機構(gòu)主要內(nèi)容全國《關(guān)于加強綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見》2019年2月國家機關(guān)事務(wù)管理局、國家能源局2022年數(shù)據(jù)中心平均能耗基本達到國際先進水平，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的電能使用效率值達到1.4以下，高能耗老舊設(shè)備基本淘汰?！蛾P(guān)于數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局的指導(dǎo)意見》2019年7月國家發(fā)展和改革委員會、國土資數(shù)據(jù)中心；1.5PUE降2.0的已建數(shù)據(jù)中心，在電力設(shè)施建設(shè)、供應(yīng)及服務(wù)等方面給予重點支持。北京市《北京市新增產(chǎn)業(yè)的年版）》2018年9月北京市人民政府辦公廳全市范圍內(nèi)，禁止新建和擴建互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)、信息處理和存儲支持服務(wù)中的數(shù)據(jù)中心（PUE1.4數(shù)據(jù)中心除外）；中心城區(qū)（豐臺區(qū)、石景山區(qū)）上海息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年行動計劃（2018-2020）》2018年11月上海市經(jīng)濟和信息化委員會、上海市發(fā)展和改革委員會201812萬個，存量改造數(shù)據(jù)中PUE1.4PUE1.3；2019-202014萬、16萬個，PUE要求不變?！渡虾Ｊ嘘P(guān)于加強本市互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心統(tǒng)籌建設(shè)的指導(dǎo)意見》2019年1月上海市經(jīng)濟和信息化委員會、上海市發(fā)展和改革委員會20206萬架以內(nèi)；的功能性基礎(chǔ)平臺、全球數(shù)據(jù)港等樞紐型平臺。適用區(qū)域發(fā)文名稱發(fā)文時間發(fā)文機構(gòu)主要內(nèi)容1.選址布局：嚴(yán)禁在中環(huán)以內(nèi)區(qū)域新建IDC，原則上選擇在外環(huán)外符合配套條件的既有工業(yè)區(qū)內(nèi)，并兼顧區(qū)域經(jīng)濟密度要求；《上海市互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)導(dǎo)則（2019版）》2019年6月上海市經(jīng)濟信息化委員會IDC專業(yè)運營商、IDC模數(shù)據(jù)中心運營經(jīng)驗；3000-5000個機架，平6kW，機架設(shè)計總功率不小于18000kW。PUE1.3；4.上海建設(shè)IDC關(guān)鍵指標(biāo)要求：PUE（綜合）第一年不高于1.4，第二年不高于1.3；5.WUE第一年不高于1.6，第二年不高于1.4。1.強化技術(shù)引導(dǎo)。PUE1.4以上的數(shù)據(jù)中心不享有支持；深圳《深圳市發(fā)展和改革委員會關(guān)于數(shù)據(jù)中心節(jié)能審查有關(guān)事項的通知》2019年4月深圳市發(fā)展和改革委員會2.PUE1.35-1.40（1.35）的數(shù)據(jù)中心，新增10%及以下的支持；對PUE1.30-1.35（1.30）的數(shù)據(jù)中心，可給予20PUE1.25-1.30（1.25）30%下的支持；PUE1.25的數(shù)據(jù)中心可享受新增能源40以上的支持。1.到2022年，PUE值不超過1.3；2.到2025年，PUE值不超過1.25；廣東5G據(jù)中心總體布局規(guī)劃（2021-2025年）》2020年6月廣東省工業(yè)和信息化廳3.PUE≤1.25：優(yōu)先支持新建和擴建；4.1.25＜PUE≤1.3：支持新建和擴建；5.1.3＜PUE≤1.5：嚴(yán)控改建，不支持新建、擴建；6.PUE＞1.5：禁止新建、擴建和改建。國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)解讀IT18~27℃?！禔SHRAETechnicalCommittee(TC)9.9200420~25201518~27℃。近年來，已有部分?jǐn)?shù)據(jù)中心嘗試進2732℃。數(shù)據(jù)中心內(nèi)溫度環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的放寬，為制冷系統(tǒng)的節(jié)能創(chuàng)造了條件，數(shù)據(jù)中心可考慮如何更多地使用自然冷源，減少機械制冷。間接蒸發(fā)冷卻等在其他領(lǐng)域成熟的自然冷卻方案開始進入數(shù)據(jù)中心制冷解決方案的舞臺，且其應(yīng)用區(qū)域范圍越來越廣。數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)的現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)能耗大隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷加大，功率密度不斷提高，數(shù)據(jù)中心已成為典型的耗能大戶，以一個IT額定容量1MW，設(shè)計PUE為1.5的典型數(shù)據(jù)中心為例，從建設(shè)到投入運行10年的周期來看，電費占比高達總投資的60%以上，其中，制冷系統(tǒng)的能耗占總能耗的30%左右。因此，數(shù)據(jù)中心的制冷解決方案就很大程度上決定了其能耗上限，制冷系統(tǒng)節(jié)能已成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)的首要訴求。傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)部署周期長數(shù)據(jù)中心的建設(shè)周期會影響到資金占用，業(yè)務(wù)快速上線，建設(shè)周期越短，收益越明顯。一個采用冷凍水制冷系統(tǒng)的中等規(guī)模（IT額定容量1MW）數(shù)據(jù)中心，從建設(shè)到投入使用，一般需要10~12個月左右，實際考慮施工天氣影響，可能會更長。在這個建設(shè)周期中，因制冷系統(tǒng)涉及安裝、聯(lián)調(diào)，其施工周期可能長達5~6個月。因此，數(shù)據(jù)中心面臨制冷系統(tǒng)部署周期長的挑戰(zhàn)。大型數(shù)據(jù)中心分期建設(shè)已常態(tài)化，其時間跨度可能會達到2~3年甚至更久，為了配合IT負載分期部署，需要制冷解決方案能方便快速的實現(xiàn)分期部署，每期的方案能快速復(fù)制，又能相互解耦。傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)復(fù)雜對照UptimeTier不同等級的要求，數(shù)據(jù)中心采用冷凍水方案實現(xiàn)TierⅣ可采用的方案為：N+RN+1。干管上的閥門、儀表等并無冗余備份，存在閥門失效，儀表失效、焊點泄露單點故障的可能性。連續(xù)制冷通過另外配置蓄冷罐實現(xiàn)。因此，數(shù)據(jù)中心面臨制冷系統(tǒng)架構(gòu)簡化的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)運維費用高運維是數(shù)據(jù)中心生命周期內(nèi)重點關(guān)注的問題，以一個1500機柜、采用冷凍水制冷方案的數(shù)據(jù)中心為例，每個班次的運維人員需要3~4人，每天3個班次輪換，共需要運維人員9~12人，加上例行的機組、水泵、管路等檢修，以10年運行周期計算，運維人工費用投入占數(shù)據(jù)中心總投入會達到10%左右，簡化運維能減少運維成本。因此，如何簡化運維工作、提升運維的智能化程度也是數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)。PAGEPAGE7PAGE6PAGE6白皮書收錄于“DC計劃”數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)35%左右，充分利用自然冷源可進一步提高制冷系統(tǒng)的能效，減少制冷系統(tǒng)電耗。以中間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)也可利用水蒸發(fā)吸收空氣中的熱，給室外空氣降溫來冷卻機房的空氣，以滿足機房的制冷需求。炎熱天氣情況下，間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)利用壓縮機制冷系統(tǒng)來給數(shù)據(jù)中心散熱，也解決了冷凍水制冷系統(tǒng)耗水大的問題。當(dāng)然傳統(tǒng)間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)在應(yīng)用中也存在以下挑戰(zhàn)。間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)需增強與建筑的匹配間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)在多層數(shù)據(jù)中心室內(nèi)使用時，如何對建筑進行針對性的適配設(shè)計，如何考慮設(shè)備安裝間、風(fēng)管、維護通道、排風(fēng)井的布置。需要結(jié)合機組的特征和建筑的經(jīng)濟性綜合考慮。間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)需能滿足在濕熱地區(qū)的應(yīng)用隨著服務(wù)器耐溫特性的提升，從節(jié)能角度考慮，為了更多的應(yīng)用自然冷，機房溫度將會越來越高，間接蒸發(fā)冷卻機組適宜應(yīng)用的分界線將會逐漸南移。后續(xù)隨著機房送風(fēng)溫度提高，自然冷可應(yīng)用時間會進一步增加。同時，間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)相比傳統(tǒng)冷凍水制冷系統(tǒng)，更省水，故障域更小，更適合分期部署和擴容，間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)將會逐漸成為數(shù)據(jù)中心主流解決方案。但在濕熱區(qū)域，存在部分時間段內(nèi)環(huán)境干濕球溫差較小，機組噴淋或噴霧冷卻的效果有限，同時，噴淋還會產(chǎn)生額外的風(fēng)阻，導(dǎo)致機組運行能效降低。如何延長間接蒸發(fā)冷卻在濕熱時間的應(yīng)用，如何實現(xiàn)最優(yōu)的運行，也是傳統(tǒng)間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)。間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)需進一步簡化運維間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)方案將自然冷卻系統(tǒng)和直膨風(fēng)冷系統(tǒng)集成在一個設(shè)備中，對后期運行維護耗材和維護相對傳統(tǒng)冷間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)介紹系統(tǒng)原理整體式間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心現(xiàn)場安裝風(fēng)管、水管及配電后即可投入使用，機組有三種運行模式，干模式：僅表2間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的工作模式運行模式風(fēng)機狀態(tài)水泵狀態(tài)壓縮機狀態(tài)干模式（風(fēng)機）開啟關(guān)閉關(guān)閉濕模式（風(fēng)機+噴淋）開啟開啟關(guān)閉混合模式（風(fēng)機+噴淋+壓縮機制冷）開啟開啟開啟干模式當(dāng)室外環(huán)境低于一定溫度時，機組采用干模式運行即可滿足機房制冷需求，此時室內(nèi)外側(cè)風(fēng)機運行。室外排風(fēng)

室內(nèi)回風(fēng)室外新風(fēng)室內(nèi)送風(fēng)圖1間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)干模式運行狀態(tài)示意圖PAGEPAGE9PAGE8PAGE8白皮書收錄于“DC計劃”濕模式當(dāng)室外環(huán)境溫度高于濕模式啟動溫度時，機組采用濕模式運行，此時水泵啟動運行。室外排風(fēng)

室內(nèi)回風(fēng)室外新風(fēng)室內(nèi)送風(fēng)圖2間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)濕模式運行狀態(tài)示意圖混合模式當(dāng)室外環(huán)境溫度高于“濕模式+輔冷模式”啟動溫度時，機組采用混合模式運行，此時壓縮機和水泵均開啟。室外排風(fēng)

室內(nèi)回風(fēng)室外新風(fēng)室內(nèi)送風(fēng)圖3間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)混合模式運行狀態(tài)示意圖室外空氣處理系統(tǒng)間接蒸發(fā)冷卻機組直接與室外空氣接觸，空氣中的粉塵、雜質(zhì)、柳絮等會在噴淋水作用下附著在芯體表面或沉積循環(huán)水箱內(nèi)，影響水質(zhì)，并對噴淋系統(tǒng)的可靠性造成影響。通過機組與建筑合理的布局，可以使室外空氣在進入機組前，先進行轉(zhuǎn)向、降速沉降，將空氣中的大顆粒雜質(zhì)先分離出來，不直接被機組吸入，從而避免堵塞過濾網(wǎng)。如下圖布局所示，這種處理方式還可以很好地避免雨雪進入機組內(nèi)。圖4利用氣流組織進行空氣處理示意圖建議在新風(fēng)進口處配置不低于G3等級的過濾網(wǎng)，以徹底避免室外質(zhì)量對機組的不利影響。建議進風(fēng)表面設(shè)計風(fēng)速應(yīng)≤3m/s，以保證濾網(wǎng)能達到較好的過濾效果。在柳絮、楊絮飛飄季節(jié)，機組配置的過濾網(wǎng)很容易堵塞，人工清理存在工作量非常大，推薦配置全自動除絮裝置，降低運維工作量。在非柳絮、楊絮飛飄季節(jié)，除絮裝置自動收起或旁通，降低運行風(fēng)阻，提升間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)能效比。水處理系統(tǒng)間接蒸發(fā)冷卻機組在濕模式和混合模式運行時，噴淋水會直接接觸換熱芯體，在芯體表面蒸發(fā)，水中雜質(zhì)會殘留在芯一般來說，金屬芯體對水的硬度和氯化物含量要求較高，需要采用反滲透水，高分子芯體防腐性能好，只對水的硬度有明確的要求，需要采用軟化水。表3金屬芯體與高分子芯體對水質(zhì)的要求參數(shù)金屬芯體水質(zhì)要求非金屬芯體水質(zhì)要求過濾等級≥89μm≥89μmPH值5<PH值<85<PH值<8導(dǎo)電性<1300μS/cm<1300μS/cm總硬度<100mg/L<100mg/L總堿度<50mg/LCaCO3<200mg/LCaCO3氯化物<120mg/L<250mg/L二氧化硅<5mg/L<10mg/L有機質(zhì)<3mg/L<3mg/L常用水處理系統(tǒng)基本處理流程如下：原水供水→粗效過濾→精密過濾→供水水箱→間接蒸發(fā)冷卻機組→循環(huán)水供水→粗效過濾→精密過濾→紫外線殺菌裝置→供水水箱PAGEPAGE11PAGE10PAGE10白皮書收錄于“DC計劃”間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)安裝在機房外，通過架空地板或者彌漫式送風(fēng)將冷風(fēng)送至機房內(nèi)，在機房內(nèi)不需要額外配置末端設(shè)備，可使機房內(nèi)有更多的空間布置機柜，提高機房安裝出柜率。安裝場景間接蒸發(fā)冷卻機組應(yīng)用之初主流場景為大平層或樓頂應(yīng)用，隨著間接蒸發(fā)冷卻的應(yīng)用逐漸推廣，多層應(yīng)用安裝場景成為主流，目前應(yīng)用占比大于60%。多層應(yīng)用安裝場景分為預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心、多層樓宇室內(nèi)、多層樓宇室外三類。多層樓宇室內(nèi)場景受建筑限制，對機組長、寬、高均有嚴(yán)格要求。表4間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)安裝場景分類安裝場景單層應(yīng)用多層應(yīng)用大平層樓頂預(yù)制模塊化數(shù)據(jù)中心多層樓宇室內(nèi)多層樓宇室外示意圖特征大平層：機房同側(cè)送回風(fēng)，室外可直接向上排風(fēng)樓頂：機房送回風(fēng)不同側(cè)，室外可直接向上排風(fēng)全集裝箱堆疊、全預(yù)制邊沿排風(fēng)井外鋼架支撐排風(fēng)井內(nèi)循環(huán)回風(fēng)管間接蒸發(fā)機房氣流組織內(nèi)循環(huán)回風(fēng)管間接蒸發(fā)機房單層樓頂應(yīng)用（（

圖5間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)樓頂安裝示意圖單層機房側(cè)面應(yīng)用機房間接蒸發(fā)機房間接蒸發(fā)圖6間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)室外側(cè)面安裝示意圖多層機房側(cè)面應(yīng)用機房間接蒸發(fā)機房間接蒸發(fā)機房間接蒸發(fā)圖7間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)多層機房側(cè)面安裝示意圖PAGEPAGE13PAGE12PAGE12白皮書收錄于“DC計劃”間接蒸發(fā)冷卻解決方案設(shè)計的核心思想在于更多的利用自然冷源，根據(jù)所使用地域的氣象參數(shù)、空氣質(zhì)量等差異應(yīng)用歐洲、南美、非洲等氣溫適宜的地域，都適合使用間接蒸發(fā)冷卻機組。圖8間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)應(yīng)用地圖（全球）哈爾濱烏魯木齊長春沈陽哈爾濱烏魯木齊長春沈陽呼和浩特北京石家莊天津西寧銀川太原濟南蘭州西安 鄭州南京拉薩成都武漢合肥上海杭州長沙南昌貴陽福州昆明南寧廣州臺北澳門香港?？跓釒夂驕貛夂蚋珊禋夂虮夂驑O地氣候炎熱/潮濕溫暖/潮濕炎熱/干燥寒冷/干燥極寒/干燥東南亞，中非，拉美北美國東部，中國中/南部，日本，西歐美國西部，中國西北，中東，澳洲西部美洲北部，加拿大、東北歐，俄羅斯冰島，瑞典冷凍水、IEC冷凍水、IEC冷凍水、IECIECIEC具體評估可用推薦圖9間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)應(yīng)用地圖（中國）具體評估可用推薦間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)與傳統(tǒng)冷凍水系統(tǒng)對比間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)充分利用自然冷源，相比于傳統(tǒng)冷凍水系統(tǒng)有明顯的節(jié)電節(jié)水優(yōu)勢，特別是低負載下絕大多時間可以不用機械輔助制冷。下文針對夏熱冬冷和夏熱冬暖的兩個地區(qū)的典型城市進行間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)和傳統(tǒng)冷凍水系統(tǒng)的對pPUE指標(biāo)和耗水量的WUE120001000個，單柜功率8kW/R0.75元/kWh8元/130%，逐年上升，510年總運行費用。間接蒸發(fā)冷卻方案：n+1配置，50%機械輔助制冷；冷凍水方案：變頻離心機，帶自然冷卻，供回水溫度：20/27℃。具體數(shù)據(jù)見下表：6PUEWUE對比北京某數(shù)據(jù)中心單位冷凍水方案間接蒸發(fā)冷卻方案機房負荷kW80008000PUE（供電及其他系統(tǒng)因子按0.1計算）/1.271.21WUE/1.840.937PUEWUE對比上海某數(shù)據(jù)中心單位冷凍水方案間接蒸發(fā)冷卻方案機房負荷kW80008000PUE（供電及其他系統(tǒng)因子按0.1計算）/1.301.23WUE/1.870.898PUEWUE對比深圳某數(shù)據(jù)中心單位冷凍水方案間接蒸發(fā)冷卻方案機房負荷kW80008000PUE（供電及其他系統(tǒng)因子按0.1計算）/1.321.25WUE/1.931.12PAGEPAGE15PAGE14PAGE14白皮書收錄于“DC計劃”冷凍水系統(tǒng)中水泵、水閥、儀表、管路、蓄冷罐及膨脹水箱的成本占整體系統(tǒng)投資約50%左右，現(xiàn)場施工的周期占整個制冷系統(tǒng)的60%以上。管路系統(tǒng)施工復(fù)雜，涉及到穿墻、焊接、保溫、吊裝等現(xiàn)場施工動作，對于分期投建的數(shù)據(jù)中心，通常在施工時會將整個制冷系統(tǒng)的管路一次性鋪設(shè)完成。僅能實現(xiàn)主機、冷卻塔及空調(diào)末端的分期布局，因此，冷凍水系統(tǒng)的分期建設(shè)通常是系統(tǒng)級的分期建設(shè)，無法真正滿足分期部署所帶來的節(jié)省初始投資，快速業(yè)務(wù)上線的特點。圖10水冷冷凍水系統(tǒng)組成示意圖整體式間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)內(nèi)部集成機械輔助制冷，各臺機組之間硬件獨立。便于實現(xiàn)分期擴容，大大節(jié)省了客戶初始投資，滿足業(yè)務(wù)快速上線的訴求，實現(xiàn)了真正的分期部署。圖11間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)分期部署示意圖數(shù)據(jù)中心從最初的方案設(shè)計、圖紙深化設(shè)計、器件采購生產(chǎn)、現(xiàn)場安裝、調(diào)試到最后的驗收交付使用，一般會耗時6~12個月，其中，制冷方案的施工、調(diào)試所占比重最大。以一個1500機柜的數(shù)據(jù)中心為例，采用傳統(tǒng)冷凍水方案：冷水機組、冷卻塔、末端、水泵、管路、蓄冷罐等部件從下單到貨到現(xiàn)場、完成安裝預(yù)計耗時4個月；各部件聯(lián)調(diào)預(yù)計耗時1.5個月，總共耗時5.5個月。314個月，比傳統(tǒng)冷凍水方案節(jié)約1.5個月。從建設(shè)周期來看，在大型數(shù)據(jù)中心采用間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備制冷方案，能大幅度縮短機房建設(shè)周期，有助于減少資金占用，保障業(yè)務(wù)快速上線。間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)以空氣冷卻和蒸發(fā)冷卻為主，通過多臺單獨部署來滿足數(shù)據(jù)中心散熱需求，屬于分布式冷源，顆粒顆粒度大，設(shè)備間關(guān)聯(lián)度高，在出現(xiàn)故障時影響大、處理復(fù)雜，可靠性相對較低。初始投資對比數(shù)據(jù)中心的初始投資主要包含建筑建造費用、設(shè)備費用、安裝調(diào)試費用幾部分。其中建筑建造費用受制冷系統(tǒng)占地面積的影響，針對傳統(tǒng)的冷凍水方案，冷水機組的制冷量體積密度高，占地較小，但由于整體方案由多個獨立的設(shè)備組合而制冷量體積密度較小，占地較大，但其為整體式機組，可以集中布置，有利于建筑的整體布局優(yōu)化，空間利用率高，且機房內(nèi)無需布置末端，出柜率比冷凍水方案高。綜合考慮，基于相同的機柜數(shù)，間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備解決方案的機房占地面積安裝調(diào)試費用與系統(tǒng)組成的復(fù)雜度強相關(guān)，間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備為整體式機組，相比于由多個設(shè)備組成的傳統(tǒng)冷凍水方案，在安裝調(diào)試方面具有天然的優(yōu)勢，基于相同的機柜數(shù)，其安裝調(diào)試費用低50%以上。綜合設(shè)備費用考慮，由于蒸發(fā)冷卻機組為新興設(shè)備，設(shè)備本體集成度高，對設(shè)計、生產(chǎn)的要求較高，導(dǎo)致設(shè)備費用較15008kW/R10%~15%。PAGEPAGE17PAGE16PAGE16白皮書收錄于“DC計劃”運行投資對比數(shù)據(jù)中心的運行費用主要包括設(shè)備消耗的電費、水費、耗材費用、例行檢修費用等，其中電費取決于數(shù)據(jù)中心運行PUE，例行檢修費用取決于系統(tǒng)的復(fù)雜度。間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備全年大部分時間可以采用自然冷源，且經(jīng)過設(shè)備冷卻后的冷空氣直接送入機房，而傳統(tǒng)冷凍水系統(tǒng)，全年大部分時間采用壓縮機制冷，少量時間采用自然冷卻，且采用水作為載冷劑，在機房內(nèi)通過末端中的冷水與空氣換熱，多一次傳熱損耗，在可用的相同地域、相同負載條件下，采用間接蒸發(fā)冷卻解決方案相比傳統(tǒng)冷凍水方案，其全年P(guān)UE0.1而間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備為整體式，更易實現(xiàn)協(xié)同尋優(yōu)運行，降低能耗傳統(tǒng)冷凍水解決方案系統(tǒng)復(fù)雜，所需巡檢的設(shè)備、參數(shù)都數(shù)倍于間接蒸發(fā)冷卻機組，在數(shù)據(jù)中心生命周期內(nèi)，運維費用傳統(tǒng)冷凍水方案會高于間接蒸發(fā)冷卻方案。估算10年運行投資，間接蒸發(fā)冷卻設(shè)備解決方案相對傳統(tǒng)冷凍水方案低25%以上。120001000個，單柜功率密8kW/R0.75/kWh8/130%，逐年上升，510年總運行費用。間接蒸發(fā)冷卻方案：n+1配置，50%機械輔助制冷；冷凍水方案：變頻離心機，帶自然冷卻，供回水溫：20/27℃。具體數(shù)據(jù)見下表：表9北京地區(qū)間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)的TCO對比北京某數(shù)據(jù)中心單位冷凍水方案間接蒸發(fā)冷卻方案IT額定容量kW80008000建筑費用萬元A0.63A制冷設(shè)備費用萬元B0.9B安裝費用萬元C0.5C電費萬元D0.61D水費萬元E0.51E運維費用（含人工、備件等）萬元F0.83FTCO（總成本10年）萬元G0.71G10對比上海某數(shù)據(jù)中心單位冷凍水方案間接蒸發(fā)冷卻方案IT額定容量kW80008000建筑費用萬元A'0.63A'制冷設(shè)備費用萬元B'0.9B'安裝費用萬元C'0.5C'電費萬元D'0.67D'水費萬元E'0.48E'運維費用（含人工、備件等）萬元F'0.83F'TCO（總成本10年）萬元G'0.78G'11對比深圳某數(shù)據(jù)中心單位冷凍水方案間接蒸發(fā)冷卻方案IT額定容量kW80008000建筑費用萬元A''0.63A''制冷設(shè)備費用萬元B''0.9B''安裝費用萬元C''0.5C''電費萬元D''0.68D''水費萬元E''0.58E''運維費用（含人工、備件等）萬元F''0.83F''TCO（總成本10年）萬元G''0.77G''PAGEPAGE19PAGE18PAGE18白皮書收錄于“DC計劃”間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展方向間接蒸發(fā)冷卻機組應(yīng)用之初主流場景為大平層或樓頂應(yīng)用，但隨著數(shù)據(jù)中心爆發(fā)式的增長，單層或兩層的數(shù)據(jù)中心占地大的劣勢會越來越明顯，多層數(shù)據(jù)中心會成為主流；同時，機組室外布置會對日常運維帶來諸多不便。對間接蒸發(fā)冷卻機組而言，多層室內(nèi)應(yīng)用將會成為主流場景。間接蒸發(fā)冷卻機組在多層數(shù)據(jù)中心室內(nèi)使用時，需要建筑進行針對性的適配設(shè)計，設(shè)置單獨的設(shè)備安裝間，主要用于間接蒸發(fā)冷卻機組、風(fēng)管、維護通道、排風(fēng)井的布置。結(jié)合機組的特征和建筑的經(jīng)濟性考慮，建議設(shè)備安裝間的長度為7~9m（層數(shù)差異會影響排風(fēng)井的尺寸）4.5m。不同樓層的機組室外排風(fēng)通過排風(fēng)豎井統(tǒng)一排放到建1~2在設(shè)計安裝間內(nèi)平移到對應(yīng)的安裝位置，因此，排放豎井需要設(shè)置在機組端部，不能設(shè)置在兩臺機組之間而導(dǎo)致機組無法平移，影響后續(xù)維護或擴容。從整體來看，單層建筑需包含機房、對應(yīng)的配電間、及對應(yīng)的管井、線井等，實現(xiàn)“一層一DC”，方便分期建設(shè)和后續(xù)按需擴容。隨著服務(wù)器耐溫特性的提升，從節(jié)能角度考慮，為了更多的應(yīng)用自然冷，機房溫度將會越來越高，間接蒸發(fā)冷卻機組適宜應(yīng)用的分界線將會逐漸南移。以廣東省深圳、清遠、惠州為例，全年氣溫25℃以下的時間有4500多小時，在機房25℃送風(fēng)條件下，全年有一半以上的時間可以全部或部分應(yīng)用自然冷。后續(xù)隨著機房送風(fēng)溫度提高，自然冷可應(yīng)用時間會進一步增加。同時，間接蒸發(fā)冷卻機組相比傳統(tǒng)冷凍水方案，更省水，故障域更小，更適合分期部署和擴容，間接蒸發(fā)冷卻機組將會逐漸成為數(shù)據(jù)中心主流解決方案。干球溫度35000深圳 清遠 惠州圖12深圳、清遠、惠州的全年干球溫度分布示意圖濕球溫度35000深圳 清遠 惠州圖13深圳、清遠、惠州的全年濕球溫度分布示意圖但在濕熱區(qū)域，存在部分時間段內(nèi)環(huán)境干濕球溫差較小，機組噴淋或噴霧冷卻的效果有限，同時，噴淋還會產(chǎn)生額外的風(fēng)阻，導(dǎo)致機組運行能效降低。在高濕時間段，需要間接蒸發(fā)冷卻機組能自動根據(jù)氣象參數(shù)判定噴淋的收益，實時調(diào)節(jié)噴淋的運行狀態(tài)，實現(xiàn)最優(yōu)的運行狀態(tài)。間接蒸發(fā)冷卻解決方案在寒冷地區(qū)的應(yīng)用，需要考慮設(shè)備的凍結(jié)保護問題，保證制冷系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行。冬季室外低溫情況下，換熱芯體表面溫度低于0°C，一次側(cè)空氣遇冷析出的冷凝水會在芯體表面凝結(jié)成冰，嚴(yán)重時會造成換熱芯體凍結(jié)堵塞，機組失去冷卻功能。有效監(jiān)控換熱芯體的表面溫度，實時調(diào)節(jié)一次側(cè)和二次側(cè)風(fēng)量，同時有效控制一次側(cè)空氣濕度，是避免凍結(jié)問題的必要手段。為了實現(xiàn)快速部署，未來數(shù)據(jù)中心可能會由傳統(tǒng)的土建式逐漸向預(yù)制模塊化方案轉(zhuǎn)變，將現(xiàn)場復(fù)雜的、繁瑣的工序前移到工廠內(nèi)預(yù)制，實現(xiàn)現(xiàn)場的快速交付，來應(yīng)對新建大量數(shù)據(jù)中心的需求。傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)，特別是大型數(shù)據(jù)中心的制冷方案，由于制冷設(shè)備數(shù)量種類多、管路復(fù)雜、難以整合成預(yù)制化模塊。間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)方案將自然冷卻系統(tǒng)和直膨風(fēng)冷系統(tǒng)集成在一個模塊化架構(gòu)下，可配合預(yù)制模塊化解決方案實現(xiàn)快速部署，較傳統(tǒng)方案縮短交付周期接近50%。在運維方面，運維簡化的間接蒸發(fā)冷卻方案將更受歡迎。在設(shè)備本身，通過設(shè)備PAGEPAGE21PAGE20PAGE20白皮書收錄于“DC計劃”傳統(tǒng)大型數(shù)據(jù)中心暖通整體解決方案除了制冷設(shè)備外，還需要額外配置加濕、除濕等功能。額外增加的這些設(shè)備不僅無統(tǒng)一協(xié)調(diào)，根據(jù)機房各不同區(qū)域檢測到的參數(shù)差異，可能出現(xiàn)部分加濕設(shè)備和部分除濕設(shè)備同時運行的情況，影響機房PUE。根據(jù)間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的氣流組織構(gòu)成特點，可將室外新風(fēng)經(jīng)過過濾后送入機房內(nèi)，集成新風(fēng)功能，保持機房換氣需求和微正壓。機組本體配置了壓縮機補冷系統(tǒng)，通過對壓縮機系統(tǒng)的運行狀態(tài)精確控制，實現(xiàn)除濕功能。在春、夏、秋氣溫較高的季節(jié)，機組噴淋系統(tǒng)工作，可從噴淋水箱取水用于加濕；冬季噴淋不工作時，可收集芯體產(chǎn)生的冷凝水，用于機房加濕再利用。加濕型式推薦采用濕膜加濕，相對傳統(tǒng)的電極加濕、紅外加濕節(jié)能超過95%。基于機房防火分區(qū)，需在機房與間接蒸發(fā)冷卻機組的回風(fēng)管和送風(fēng)管上安裝防火閥，同時需要配置隔斷閥，在機組停機或故障檢修時關(guān)閉，避免對其它運行機組產(chǎn)生交叉影響。大型數(shù)據(jù)中心的廢熱利用將是后續(xù)發(fā)展的方向，目前主要是將廢熱用于加熱園區(qū)的生活用水，后續(xù)除了園區(qū)使用外，還會實現(xiàn)熱量的遠距離調(diào)配。間接蒸發(fā)冷卻機組集成熱回收功能將會是未來的發(fā)展方向。為了產(chǎn)生更大的回收量，推薦回收二次側(cè)排風(fēng)處的廢熱。表12間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)采用熱回收的兩種方案對比方案一方案二（推薦）熱回收位置一次側(cè)（機房側(cè)）回風(fēng)處二次側(cè)（室外側(cè)）排風(fēng)處熱源溫度冬季（室外-20℃）38℃30℃夏季（室外30℃）38℃45℃熱源來源冬季機房IT機房IT夏季機房IT機房IT+機械輔助制冷壓縮機熱回收換熱量冬季AA夏季B1.15B基于AI的新一代智能間接蒸發(fā)冷卻解決方案AI、pPUE調(diào)優(yōu)、故障收斂、根因定位、無人巡檢等智能控制。未來隨著服務(wù)器能承受的溫度越來越高，數(shù)據(jù)中心會更多的利用自然冷源，自然冷卻方案將會是未來數(shù)據(jù)中心制冷方案的首選。針對設(shè)備本身，其硬件的差距越來越小，硬件節(jié)能空間有限，因此借助軟件智能算法，在設(shè)備之間的協(xié)同、各運行模式之間的尋優(yōu)、內(nèi)部器件之間的協(xié)調(diào)等方面發(fā)力，實現(xiàn)極致節(jié)能。間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)以自然冷卻為主，機械制冷為輔。通過智能化控制，動態(tài)調(diào)節(jié)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)運行狀態(tài)，與負載實時聯(lián)動，最大程度降低數(shù)據(jù)中心總能耗，實現(xiàn)最優(yōu)PUE運行。間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的智能控制包括以下幾個方面：間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)最佳效率點是實時、動態(tài)的，與配置、環(huán)境擾動等強相關(guān)。通過與上層服務(wù)器之間聯(lián)動控制，根據(jù)服務(wù)器芯片溫度及風(fēng)扇等信息，自動實時優(yōu)化蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)運行狀態(tài)，對于提升數(shù)據(jù)中心的整體節(jié)能運行效果明顯。由于服務(wù)器芯片及風(fēng)扇、室內(nèi)外環(huán)境溫濕度、蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)數(shù)量及分布等信息量非常龐大，依據(jù)有限的測試數(shù)據(jù)或推導(dǎo)模型，難以適應(yīng)全部應(yīng)用場景。借助AI工具，收集大量數(shù)據(jù)，并通過機器自學(xué)習(xí)，可以實現(xiàn)全場景自動尋優(yōu)控制。間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)與上層服務(wù)器之間的聯(lián)動控制策略是，打破蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)傳統(tǒng)主流采用的送風(fēng)溫度控制模式，以服務(wù)器入口溫度為目標(biāo)按需分區(qū)調(diào)節(jié)制冷量，蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)直接提供精確匹配的冷量。引入服務(wù)器芯片溫度、風(fēng)扇、室內(nèi)外環(huán)境溫濕度、蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)數(shù)量及分布等信息，并通過AI大數(shù)據(jù)自學(xué)習(xí)。AI蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)”能耗模型，輸出數(shù)據(jù)中心機房總能耗最低推理模型，PUE最優(yōu)。IEC固定相同的送風(fēng)溫度，根據(jù)回風(fēng)自動調(diào)節(jié)運行，機組之間沒有協(xié)調(diào)也沒有合作，會出現(xiàn)某些機組開的很大，而某些機組開的很小這樣不健康不節(jié)能的情況出現(xiàn)。右側(cè)例子代表聯(lián)動控ITITIT與間接蒸發(fā)冷卻機組的聯(lián)動控制，每個區(qū)域內(nèi)出風(fēng)溫度可設(shè)置不同，這樣可以得到整個數(shù)據(jù)中心最優(yōu)最節(jié)能的運行。I I I I微模塊微模塊微模塊I 微模塊微模塊微模塊I IE EC CI IE EC CI IE EC C微模塊微模塊微模塊IIEEEEEECCCCCCPAGEPAGE23PAGE22PAGE22白皮書收錄于“DC計劃”群控功能定義：同一群組內(nèi)，有一臺機組為主機，其它為從機，主機執(zhí)行群控系統(tǒng)需求計算并下發(fā)控制命令。傳統(tǒng)群控傳統(tǒng)群控功能一般由32臺機組群控組網(wǎng)，多機之間協(xié)同工作，優(yōu)化分配熱負荷需求，降低設(shè)備能耗，群控功能主要包括：備機：備份自動切換功能，當(dāng)群組中有機組發(fā)生故障時，備份機組自動投入運行，提高系統(tǒng)的可靠性。輪巡：備機定時輪換為運行機組，群組內(nèi)各臺機組輪流作為備份機組，各機組運行時間相當(dāng)，提高平均壽命。層疊：根據(jù)機房內(nèi)熱負荷的變化，自動控制群組中機組的運行數(shù)量，及時響應(yīng)需求，消除熱點。（達到整體節(jié)能的目的。自主群控：若群控組內(nèi)有一處通信線纜斷開，可自動形成兩個群控網(wǎng)絡(luò)，并自動推舉新主機繼續(xù)群控。AI智能群控傳統(tǒng)群控的主要功能是提升數(shù)據(jù)中心機房可靠性，對于多臺蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)間的聯(lián)動節(jié)能控制作用有限。實際運行過程中，室外環(huán)境溫濕度及服務(wù)器負載率等實時變化，如何調(diào)度群組內(nèi)所有蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)運行在總體最節(jié)能狀態(tài)，提出了新的挑戰(zhàn)。AI智能群控根據(jù)室外環(huán)境溫濕度及服務(wù)器負載率等變化，在確保機房內(nèi)溫濕度控制在設(shè)定范圍的前提下，動態(tài)調(diào)外部環(huán)境變量室外干球溫度室外相對濕度室外濕球溫度控制變量/頻率風(fēng)機頻率觀察變量送風(fēng)溫度送回風(fēng)溫差制冷量圖15間接蒸發(fā)冷卻機組進行AI智能群控示意圖具體實施步驟為：IEC系統(tǒng)本身運行參數(shù)，數(shù)據(jù)機房內(nèi)部冷熱通道溫度參數(shù)，機柜進風(fēng)參數(shù)等；IECIEC這些原始數(shù)據(jù)上報給網(wǎng)管系統(tǒng)；網(wǎng)管系統(tǒng)將實時采集的原始數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)清洗后和處理后，保存到數(shù)據(jù)庫中；能耗模型在評估通過后下發(fā)到網(wǎng)管系統(tǒng)的推理服務(wù)中；,IECIEC,最終達成綜合能耗降低的目的。詳細實現(xiàn)流程如下圖所示：算法架構(gòu)算法架構(gòu)特征工程模型訓(xùn)練數(shù)據(jù)探索評估驗證推理決策數(shù)據(jù)集策略下發(fā)制冷能耗的擬合圖16間接蒸發(fā)冷卻機組AI智能群控的控制策略示意圖數(shù)據(jù)采集：IEC機組運行參數(shù)，例如風(fēng)機轉(zhuǎn)速，壓縮機轉(zhuǎn)速，送風(fēng)溫度等，IT負載，機房內(nèi)部冷熱通道溫度及室外環(huán)境的相xxx700+xx個月的干模式，濕模式及混合模式三種制冷模式下的多樣化運行數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)治理：利用自動化數(shù)據(jù)治理工具，對采集的運行數(shù)據(jù)進行識別、降維、降噪、清洗等處理，生成高質(zhì)量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。華為強大的云平臺服務(wù)，一億條原始數(shù)據(jù)可以一個小時內(nèi)完成治理，30分鐘數(shù)據(jù)秒級清洗，為后續(xù)的模型訓(xùn)練提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)：PAGEPAGE25PAGE24PAGE24白皮書收錄于“DC計劃”表13AI技術(shù)的數(shù)據(jù)治理含義解讀數(shù)據(jù)含義解讀數(shù)據(jù)質(zhì)量提升基于通用質(zhì)量評估算法，制冷設(shè)備的物理屬性沉淀的約束規(guī)則和領(lǐng)域?qū)＜医?jīng)驗進行數(shù)據(jù)質(zhì)量評估，生成DC節(jié)能領(lǐng)域質(zhì)量評估模型，快速識別數(shù)據(jù)問題，縮短數(shù)據(jù)反饋流程，提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)備效率。數(shù)據(jù)處理自動化結(jié)合業(yè)務(wù)理解，生成清洗規(guī)則并通過云平臺數(shù)據(jù)湖沉淀，一站式生成訓(xùn)練數(shù)據(jù)集并支持不同數(shù)據(jù)中心的快速復(fù)用。特征工程：數(shù)據(jù)和特征決定了AI算法的上限。利用特征構(gòu)建，對同類設(shè)備的特征進行橫向/縱向處理，生成間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)特征。PUE強相關(guān)的關(guān)鍵特征參數(shù)，從70020IEC系統(tǒng)的風(fēng)機轉(zhuǎn)速，送風(fēng)溫度設(shè)定值，環(huán)境參數(shù)，IT負載等等；利用精準(zhǔn)的特征選取來降低對模型復(fù)雜度的要求，減少超參尋優(yōu)難度，提升模型的效果，執(zhí)行的效率及模型的可解釋性。算法架構(gòu)：單機優(yōu)化模型尋優(yōu)目標(biāo)：IEC能耗單機優(yōu)化模型尋優(yōu)目標(biāo)：IEC能耗Min(IEC)衍生變量控制變量環(huán)境變量制冷模式室內(nèi)送風(fēng)溫度制冷負載進風(fēng)進風(fēng)干球相對溫度濕度室外排風(fēng)溫度室內(nèi)回風(fēng)溫度室內(nèi)風(fēng)量室內(nèi)風(fēng)機頻率群組優(yōu)化模型尋優(yōu)目標(biāo)：Min(IEC+服務(wù)器)總制冷能耗Action targetEnv樣例說明服務(wù)器進風(fēng)溫度服務(wù)器純IT負載模式）)服務(wù)器工作模式服務(wù)器工作模狀態(tài)(高性能 狀態(tài)（節(jié)能低噪音)服務(wù)器出風(fēng)溫度服務(wù)器風(fēng)扇能耗總制冷輸出冷通道溫度熱通道溫度新風(fēng)溫度IT負載總制冷輸出冷通道溫度熱通道溫度新風(fēng)溫度IT負載送風(fēng)溫度IEC制冷量環(huán)境變量控制變量模型訓(xùn)練：分別采用小粒度超參尋優(yōu)（31萬種組合）及快速尋優(yōu)（1.2萬種組合）兩種模式。使用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，完成特征歸一化及能耗模型的創(chuàng)建并對該模型進行反復(fù)訓(xùn)練，避免非凸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化容易出現(xiàn)的局部參數(shù)最優(yōu)的問題。采用不同的訓(xùn)練數(shù)據(jù)及測試數(shù)據(jù)的劃分方式，對模型進行交叉驗證，保證模型的泛化能力。篩選變化不大或與當(dāng)前工況差異較大的歷史數(shù)據(jù)，提升模型對最新工況的預(yù)測精度。訓(xùn)練過程中，通過算法篩選不理想的模型，提升模型的整體預(yù)測能力。推理決策：1500萬種原始制冷策略中尋找出最符合IT負載、室外環(huán)境，并且滿足業(yè)務(wù)保障的控制參數(shù)組合，將預(yù)測以及優(yōu)化決策模型發(fā)布到網(wǎng)管系統(tǒng)中，可實時在線計算出當(dāng)前狀態(tài)下最佳控制參數(shù)。尋優(yōu)模式：尋優(yōu)模式分為穩(wěn)態(tài)尋優(yōu)和非穩(wěn)態(tài)尋優(yōu)，制冷系統(tǒng)在調(diào)節(jié)參數(shù)后達到穩(wěn)態(tài)需要較長的時間，穩(wěn)態(tài)尋優(yōu)的在線推理模型受限于系統(tǒng)達到穩(wěn)態(tài)的時長，效率低；強化學(xué)習(xí)為非穩(wěn)態(tài)尋優(yōu)，在系統(tǒng)尚未達到穩(wěn)態(tài)時即可進行下一輪迭代，縮短系統(tǒng)收斂時間。節(jié)能效果評估AI（負載方案二：通過對比AI參數(shù)下發(fā)后系統(tǒng)中真實的制冷能耗，與基于模型及群控參數(shù)預(yù)測的相同工況下運行傳統(tǒng)群控參數(shù)的制冷能耗，評估節(jié)能效果。以某數(shù)據(jù)中心機房為例（如下圖所示），共有8臺蒸發(fā)冷卻機組，N+1配置，當(dāng)服務(wù)器負載率在50%時，運行6臺蒸發(fā)冷卻機組時（每臺機組制冷輸出40%），此時整體PUE最優(yōu)。

PUE-運行臺數(shù)0 2 4 6 8 1050%IT負載率 75%IT負載率圖18間接蒸發(fā)冷卻機組AI智能群控的節(jié)能效果評估示意圖PAGEPAGE27PAGE26PAGE26白皮書收錄于“DC計劃”單臺間接蒸發(fā)冷卻機組在不同室外環(huán)境溫濕度、不同制冷量輸出時，為實現(xiàn)能耗最低，存在運行模式的最佳切換點。以某IEC（如下圖所示1050功耗干模式 濕模式 混合模式圖19間接蒸發(fā)冷卻機組在10℃、50%負載時的功耗對比示意圖與此同時，在混合模式下，在保證當(dāng)前的冷量輸出不變，送風(fēng)溫度不變時，為實現(xiàn)單臺機組能耗最低，存在機組內(nèi)部器件的最佳匹配工作狀態(tài)。實際運行時，可根據(jù)內(nèi)置AI模型，推理計算在當(dāng)前冷量下的最優(yōu)內(nèi)部器件運行狀態(tài)組合，實現(xiàn)能耗最低，能效最優(yōu)。以某IEC為例（如下圖所示），當(dāng)室外溫度為20℃時，當(dāng)負載率在75%時，運行在混合模式，室外風(fēng)機轉(zhuǎn)速80%情況下，運行狀態(tài)2的功耗最小，能效最優(yōu)。180%100%1900rpm25℃；280%80%2700rpm25℃；380%60%3600rpm25℃；4035302520151050運行狀態(tài)1

功耗運行狀態(tài)2 運行狀態(tài)3圖20不同狀態(tài)組合實現(xiàn)相同制冷量輸出的功耗對比示意圖異常正常聲音識別判定為正常人工二次判斷異常提醒無操作異常正常聲音識別判定為正常人工二次判斷異常提醒無操作間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的智能運維包括以下幾個方面：間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)所包含器件多，正常人工巡檢工作量巨大，且需要的專業(yè)性很高，因此會造成很高的巡檢費用。上述的智能運維，是借助智能傳感器，例如攝像頭，拾音器，振動傳感器等，匹配智能算法，針對間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)進行全自動巡檢，識別異常，定期輸出巡檢報告。具體數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)上傳處理，模型訓(xùn)練，策略下發(fā)，與上以一章節(jié)提升能效類似。間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)當(dāng)前所包括的巡檢項目眾多，例如：針對風(fēng)機，進行異響檢測，判斷風(fēng)機運行有誤干涉和異物，確定風(fēng)機是否抖動，風(fēng)機電流是否正常等；針對水泵，進行水泵異響檢測，判讀水泵接口是否松動，管路是否漏水等；針對噴淋系統(tǒng)，判斷噴嘴是否臟堵，水盤是否有異物；針對其他器件，判斷其外觀是否破損，各個功能器件功能是否正常，過濾網(wǎng)等是否臟堵，內(nèi)部是否漏水等。上述巡檢項目，需要大量專業(yè)人員，花費大量時間進行巡檢，效率低。因此可采用智能巡檢進行，在間接蒸發(fā)冷卻系異常正常圖像識別提醒維護異常正常圖像識別提醒維護無操作無操作判定為異常維護圖21間接蒸發(fā)冷卻機組用AI技術(shù)進行故障預(yù)測示意圖維護PAGEPAGE29PAGE28PAGE28白皮書收錄于“DC計劃”間接蒸發(fā)冷卻解決方案應(yīng)用案例間接蒸發(fā)冷卻機組應(yīng)用之初主流場景為大平層或樓頂應(yīng)用，但隨著數(shù)據(jù)中心爆發(fā)式的增長，單層或兩層的數(shù)據(jù)中心占地大的劣勢會越來越明顯，多層數(shù)據(jù)中心會成為主流；同時，機組室外布置會對日常運維帶來諸多不便。對間接蒸發(fā)冷卻機組而言，多層室內(nèi)應(yīng)用將會成為主流場景。間接蒸發(fā)冷卻機組在多層數(shù)據(jù)中心室內(nèi)使用時，需要建筑進行針對性的適配設(shè)計，設(shè)置單獨的設(shè)備安裝間，主要用于間接蒸發(fā)冷卻機組、風(fēng)管、維護通道、排風(fēng)井的布置。結(jié)合機組的特征和建筑的經(jīng)濟性考慮，建議設(shè)備安裝間的長度為7~9m（層數(shù)差異會影響排風(fēng)井的尺寸）4.5m。不同樓層的機組室外排風(fēng)通過排風(fēng)豎井統(tǒng)一排放到建1~2在設(shè)計安裝間內(nèi)平移到對應(yīng)的安裝位置，因此，排放豎井需要設(shè)置在機組端部，不能設(shè)置在兩臺機組之間而導(dǎo)致機組無法平移，影響后續(xù)維護或擴容。從整體來看，單層建筑需包含機房、對應(yīng)的配電間、及對應(yīng)的管井、線井等，實現(xiàn)“一層一DC”，方便分期建設(shè)和后續(xù)按需擴容。烏蘭察布某數(shù)據(jù)中心該項目一期8MW，共1056個機柜。由5層共368個預(yù)制模塊箱體堆疊，其中2~5層應(yīng)用間接蒸發(fā)冷卻解決方案制冷，下送風(fēng)至機房內(nèi)，模塊內(nèi)采用密閉熱通道方案，通過吊頂回風(fēng)，溫度設(shè)計在37℃。每層采用14套華為FusionCol8000-E220間接蒸發(fā)冷卻產(chǎn)品，共計56套，15天所有設(shè)備就位，4個月完成全部安裝，縮短建設(shè)周期TTM50%+。圖22烏蘭察布某數(shù)據(jù)中心應(yīng)用間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)案例2019550%PUE1.1512.2%。數(shù)據(jù)中心應(yīng)用491kW?h2215tce/a,4724噸二氧化碳。烏蘭察布的全年氣象數(shù)據(jù)如下：表14烏蘭察布氣象數(shù)據(jù)臨沂某數(shù)據(jù)中心3004kW/8kW/10FusionCol800