原文標題：《好熱好熱，誰來給我升級一下空調啊！！！》

夏日炎炎，吃著西瓜吹著空調上著網是一件非常愜意的事。你有沒有想過，就在網絡的那一邊，大量服務器正在馬不停蹄地為我們服務。它們 24 小時不停歇的工作，更是一刻離不開空調。

今天文檔君帶大家一起了解幾種數據中心典型的制冷技術。

1.機械風冷式制冷

2005 年前，屬于網絡業務發展初期，數據中心的算力規模還比較小，數據中心主要采用機械風冷式空調制冷。這種空調的基本運行原理與家用空調原理相同，主要通過壓縮機機械做功改變制冷劑的狀態來制冷，制冷原理如下圖所示。

1、壓縮機將氣態制冷劑壓縮為高溫高壓狀態。

2、高溫高壓的氣態制冷劑經過冷凝器時，由于環境溫度低于制冷劑的沸點溫度，冷凝成為液態，同時向環境放熱。

3、冷凝器出來的液態制冷劑經過膨脹閥節流降壓，進入蒸發器。

4、進入蒸發器后，由于環境溫度高于制冷劑沸點溫度，液態制冷劑蒸發成為氣態，同時從環境吸熱，到制冷目的。

以上過程循環往復，利用了制冷劑的氣態和液態轉換過程中，冷凝放熱和蒸發吸熱的原理。

機械風冷式空調實際安裝部署時，通常將冷凝器部署在室外進行散熱，蒸發器、膨脹閥和壓縮機部署在室內為設備制冷。如下圖所示。

機械風冷式空調每臺機組相對獨立控制和運行，安裝和維護比較簡單，同時制冷效率比較低，室外機也會占用較大場地。

2.冷凍水制冷

2005-2015 年間，隨著互聯網和移動互聯網業務爆發，數據中心的算力規模增大，冷凍水系統開始逐漸應用。冷凍水系統在機械風冷式制冷循環基礎上，疊加了冷卻水循環和冷凍水循環實現制冷，原理如下圖所示。

1、制冷劑循環：與機械風冷式制冷相同，蒸發器處制冷產生冷量，冷凝器處制熱產生熱量。

2、冷凍水循環：水泵驅動管路中的水與蒸發器換熱，得到冷凍水，冷凍水載送冷量到空氣處理機組。

3、空氣循環：空氣處理機組與冷凍水換熱，得到冷風，向室內送風，達到制冷目的。

4、冷卻水循環：水泵驅動管路中的水與冷凝器換熱，得到冷卻水，冷卻水載送熱量到冷卻塔，熱量通過冷卻塔釋放出去。

冷凍水空調系統實際安裝部署時，通常壓縮機、冷凝器、蒸發器、膨脹閥等集成部署在建筑內制冷，冷卻塔部署在樓頂散熱。如下圖所示。

冷凍水系統制冷容量更大，能效和穩定性更高，集中為多個末端供冷，同時由于水管管路較多，安裝部署時需要大量焊接操作。

3.間接蒸發制冷

2005-2015 年間，隨著互聯網和移動互聯網業務爆發，數據中心的算力規模進一步增加，間接蒸發制冷系統開始逐漸應用。間接蒸發制冷通過非直接接觸式換熱器，實現外部自然冷風與數據中心熱回風進行熱交換。原理如下圖所示。

1、外部自然空氣（二次空氣）從底部進風，經過換熱器，從頂部出風。

2、數據中心空氣（一次空氣）從水平進風，經過換熱器與二次空氣換熱，達到制冷目的。

間接蒸發制冷空調集成有多種工作模式，提供不同的制冷級別。

干模式

當二次空氣溫度較低時，可以直接與一次空氣換熱實現制冷。

濕模式

當二次空氣溫度較高時，通過噴淋水加濕二次空氣，使二次空氣蒸發后降溫，再與一次空氣換熱實現制冷。

混合模式

在干模式和濕模式的基礎上，再增加傳統機械風冷系統作為輔助制冷手段。

間接蒸發制冷空調實際安裝部署時，通常部署在數據中心的側面或者頂端。如下圖所示。

間接蒸發制冷結合了自然冷源制冷與蒸發制冷技術，增加自然冷卻時間，進一步提高了制冷效率。同時基于間接蒸發制冷實現的產品也逐漸預制化、模塊化，安裝部署更便捷。

4.液冷制冷

提到液冷，大家是否聯想到谷歌微軟等公司直接將數據中心放在海里面或者放在山區洞穴里的實踐，或者 DIY 的酷炫液冷機箱。2020 年后，數據中心內算力的不斷增長，導致傳統風冷方式散熱已經接近瓶頸，具有更高散熱效率的液冷技術開始逐漸興起。原理如下圖所示。

液冷制冷通常有三種方式：

冷板式液冷

通過液冷板將發熱器件的熱量間接傳遞給循環管路中的冷卻液，并將熱量帶走。

浸沒式液冷

直接以冷卻液作為傳熱介質，發熱器件完全“泡”在冷卻液中并通過直接接觸熱交換。

噴淋式液冷

通過噴淋冷卻液方式為發熱器件散熱。

液冷制冷系統實際安裝部署時，通常冷卻塔部署在室外，CDU（Cooling Distribution Unit，冷量分配單元）和機柜內液冷器件部署在室內，并通過風冷空調補充冷量。原理如下圖所示。

液冷技術得益于液體比氣體的比熱容高，具有更高的散熱效率。液冷制冷是用液體代替傳統空氣散熱，直接對 CPU 等高發熱器件高效制冷。液冷系統僅需要水泵等少量耗能元件，節能效果顯著。

總結

今天的內容就是這些。文檔君和大家一起來簡單總結一下四種制冷技術。

制冷技術	應用場景	制冷效率	部署和運維
機械風冷式制冷	小型數據中心	較低	比較簡單
冷凍水制冷	中大型數據中心	高	比較復雜
間接蒸發制冷	微模塊 / 集裝箱數據中心	較高	比較簡單
液冷制冷	大型數據中心	極高	比較復雜

數據中心節能降耗的基本需求沒有變，制冷技術也一直在向著更加綠色的方向不斷前進。未來的制冷技術，會是什么樣子，感興趣的粉絲可以給文檔君留言，聊聊你眼中的制冷技術發展方向。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的几种数据中心典型的制冷技术的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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