预制冷却模块如何加速数据中心部署

StatePoint 独立的间接蒸发液体冷却设备。该单元可供模块化数据中心运营商使用，这些模块位于撬装模块中，可在现场快速集成，将 HVAC 建设时间至少缩短一半。（图片来源：Nortek 数据中心冷却）

在本期《行业之声》中，Nortek 数据中心冷却部门渠道销售集团副总裁 Kris Holla 讨论了冷却制造商如何通过他们自己的模块化橇装平台设计来支持预制模块化数据中心的趋势。

Nortek Air Solutions 渠道销售集团副总裁 Kris Holla

预制模块 (PFM) 数据中心是一个不断增长的趋势，但许多设计人员通过指定零碎的冷却设备和电气基础设施，使模块化概念的总体拥有成本 (TCO) 较低和安装时间短的优势失效。

到2027 年，不断增长的 PFM 数据中心行业预计将成为一个价值 46 亿美元的市场。 PFM 的好处是完成时间缩短 30%（快速建设）、成本降低 30%、占地面积小、易于装配、可定制/灵活的设计，更低的PUE等因素。

增长的一个原因是数据中心明年需要的 IT 容量未知，更不用说未来 10 年或 20 年了。每日数据创建当前的统计数据是在范围quintillions字节，它的预计最终将成倍增加为未来“illions”是远远超出了人类的理解能力。因此，模块化设计与棒状数据中心相比具有无可比拟的可扩展性，可提供面向未来的优势。

不可预测的指数增长以及随之而来的热负荷是数据中心运营商面临的主要难题。然而，模块化数据中心是实现经济高效、快速可扩展性的良好解决方案。当需要更多 IT 容量时，可以简单地添加另一个模块化建筑。

冷却制造商正在通过他们自己的模块化撬装平台设计来适应这一趋势。冷却系统现在不再是使用不同制造商的各种组件在现场固定构建的冷却系统，而是在交付到 PFM 数据中心之前，已在工厂组装、测试和即插即用的模块中提供冷却系统，以便快速并且易于集成。它们很容易以类似于乐高积木的混合搭配方式组合在一起。与 PFM 数据中心结构一样，模块化冷却设备可以节省 50% 以上的完工时间和安装劳动力。它还可以消除工作现场不兼容、系统不可靠性和零散组件的集成问题。

模块化冷却设备具有各种容量，适用于至少 6-10MW 的模块化吊舱，并且完全可扩展 10、15 或 20 倍的功率，同时还能适应任何热负荷大小。

这些模块包括所有液体冷却必需品，例如间接蒸发式换热器、盘管、泵、控制器和其他组件。它们是即插即用装置，除了向机房空气处理机 (CRAH) 输送冷冻水的管道环路基础设施或向数据大厅输送冷空气的盘管墙终端装置外，还包括所有部件（见图 1）；或冷冻水到基于 IT 机架的终端单元，例如冷板芯片冷却器或服务器机架后门热交换器。

图 1：线圈墙（照片来源：Nortek 数据中心冷却）

插图 2：StatePoint 独立的间接蒸发液体冷却设备。像这样的单元采用模块化部署，可以在现场快速集成，以缩短 HVAC 施工时间。（图片来源：Nortek 数据中心冷却）

当另一个模块化建筑被添加到扩展站点时，可以添加任意数量的额外冷却模块以与现有模块协同运行或自主运行。

这个概念适用于三个最常见的模块化数据中心概念中的两个：

• 制造、工厂组装然后作为完整的独立结构交付到现场的模块化建筑；
• 模块化组件设计为在滑橇上制造并作为多个部分运输，可在现场快速组装。

第三种模块化数据中心，ISO集装箱，由于其20 x 80英尺或40 x 80英尺尺寸和500kw制冷量的小空间不适合模块化冷却设备。

制造商现在正在通过取消机柜（见图 2）并将设备分成三个撬块来适应 PFM 数据中心的第一个和第二个示例，这些撬块可以轻松装配到 PFM 数据中心内的任何位置，两到 18 层的多层设施甚至顶层公寓的位置。室内安装受到位于飓风或龙卷风区域的设施的青睐。这些单独包装的模块包装在橇板上，旨在方便现场索具和成组连接。它们也可以彼此远离，仍然作为一个大型均质冷却设备运行。 

主橇是一个液-气间接蒸发模块。它包括 StatePoint 膜交换器 (SPEX)（图 3），以及所有必要的工厂安装和测试管道、泵、阻尼器和其他辅助设备。SPEX 是该技术记录 pPUE 为 1.06（如果减去风机盘管壁能量为 1.025）和 WUE 0.09 的原因之一，具体取决于当地气候。这种间接蒸发冷却方法是唯一适用于 PFM 数据中心顶层公寓的橇装方法。它对于快速施工非常灵活，唯一的限制是设计师的想象力。

插图 3：一个独立的模块化液体冷却设备可以分成几个部分，这些部分在工厂安装在滑橇上，例如这个液-气主模块。没有机柜，它为 PFM 数据中心或顶层公寓内部提供了更多的紧凑性和灵活性。（照片来源：Nortek 数据中心冷却）。

第二个模块是滑道上的回收盘管/清道夫风扇，它与 SPEX 滑道协调工作（见图 4）。

图 4：回收盘管/清道夫风扇模块（照片来源：Nortek Data Center Cooling。）

第三个模块包括一个盘管和风扇阵列，它们组合成一个盘管壁，用于向数据大厅供气。盘管壁用作空气侧冷却，但它可以与后门热交换器、冷板片冷却器和其他组件一起使用或替代直接到机架的液体冷却。

图 5：盘管壁由盘管（左）和风扇阵列（右）组成。（照片来源：Nortek 数据中心冷却）。

所有模块实际上都是即插即用的，因为它们具有工程师指定的、工厂安装的、万无一失的公用设施连接，并且可以由现场安装承包商轻松组合在一起。一些制造商提供由冷却设备和终端配电单元组成的完整冷却系统，以实现系统兼容性和单一来源责任。

PFM 设施是数据中心行业中一个快速增长的部分，它是当今数字经济的支柱。如果该行业还采用模块化冷却概念，例如将工厂集成的模块化单元安装在滑橇上，以冷却其数据大厅，类似于目前采用的模块化发电厂和其他数据中心基础设施组件，则该行业的 TCO 可以大大降低。