冷卻塔在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

　　多年來，由于增加服務(wù)器的密度并減少其體積的大小，服務(wù)器的密度變得越來越高，數(shù)據(jù)中心正日益產(chǎn)生更多的熱量。因此，每平方英尺產(chǎn)生熱量的瓦數(shù)正在不斷上升，這種功率密度的增加嚴(yán)重制約了傳統(tǒng)的冷卻方法和技術(shù)。同時，大量的能源應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心之后轉(zhuǎn)換成大量的熱，這是一個周而復(fù)始的過程，鑒于這種能源消耗與能源成本，專家一直在尋找既能降低能源成本又環(huán)保的方法。其中一種方法是使用冷卻塔。本文就冷卻塔的工作原理及應(yīng)用特點做簡單介紹。

　　正如它的名稱表明的那樣，冷卻塔是一種塔狀設(shè)備，負(fù)責(zé)冷卻數(shù)據(jù)中心并把廢棄的熱量排放到大氣中。冷卻塔使用冷卻水或者僅僅使用空氣消費數(shù)據(jù)中心廢棄的熱量。冷卻塔有各種尺寸，簡單的冷卻塔有房頂高，巨大的冷卻塔占地面積直徑達(dá)100米。數(shù)據(jù)中心安裝多大尺寸的冷卻塔主要取決于需要清除的熱量總量和其它相關(guān)的因素。

　　冷卻塔的工作原理:冷卻塔是利用水和空氣的接觸，通過蒸發(fā)作用來散去設(shè)備或制冷空調(diào)中產(chǎn)生的廢熱的一種設(shè)備?；驹硎牵焊稍?低焓值)的空氣經(jīng)過風(fēng)機(jī)的抽動后，自進(jìn)風(fēng)網(wǎng)處進(jìn)入冷卻塔內(nèi);飽和蒸汽分壓力大的高溫水分子向壓力低的空氣流動，濕熱(高焓值)的水自播水系統(tǒng)灑入塔內(nèi)。當(dāng)水滴和空氣接觸時，一方面由于空氣與不的直接傳熱，另一方面由于水蒸汽表面和空氣之間存在壓力差，在壓力的作用下產(chǎn)生蒸發(fā)現(xiàn)象，帶到目前為走蒸發(fā)潛熱，將水中的熱量帶走即蒸發(fā)傳熱，從而達(dá)到降溫之目的。

　　冷卻塔的工作過程：圓形逆流式冷卻塔的工作過程為例，熱水自主機(jī)房通過水泵以一定的壓力經(jīng)過管道、橫喉、曲喉、中心喉將循環(huán)水壓至冷卻塔的播水系統(tǒng)內(nèi)，通過播水管上的小孔將水均勻地播灑在填料上面;干燥的低晗值的空氣在風(fēng)機(jī)的作用下由底部入風(fēng)網(wǎng)進(jìn)入塔內(nèi)，熱水流經(jīng)填料表面時形成水膜和空氣進(jìn)行熱交換，高濕度高晗值的熱風(fēng)從頂部抽出，進(jìn)入塔內(nèi)的空氣、是干燥低濕球溫度的空氣，水和空氣之間明顯存在著水分子的濃度差和動能壓力差，當(dāng)風(fēng)機(jī)運行時，在塔內(nèi)靜壓的作用下，水分子不斷地向空氣中蒸發(fā)，成為水蒸氣分子，剩余的水分子的平均動能便會降低，從而使循環(huán)水的溫度下降。從以上分析可以看出，蒸發(fā)降溫與空氣的溫度(通常說的干球溫度)低于或高于水溫?zé)o關(guān)，只要水分子能不斷地向空氣中蒸發(fā)，水溫就會降低。但是，水向空氣中的蒸發(fā)不會無休止地進(jìn)行下去。當(dāng)與水接觸的空氣不飽和時，水分子不斷地向空氣中蒸發(fā)，但當(dāng)水氣接觸面上的空氣達(dá)到飽和時，水分子就蒸發(fā)不出去，而是處于一種動平衡狀態(tài)。蒸發(fā)出去的水分子數(shù)量等于從空氣中返回到水中的水分子的數(shù)量，水溫保持不變。由此可以看出，與水接觸的空氣越干燥，蒸發(fā)就越容易進(jìn)行，水溫就容易降低。

　　由此可見，冷卻塔的工作原理很容易理解。簡單的說，通風(fēng)的空氣從正確的角度吹向滴下來的水，當(dāng)空氣通過這些水滴的時候，一部分水就蒸發(fā)了，由于用于蒸發(fā)水滴的熱量降低了水的溫度，剩余的水就被冷卻了。這種方法的冷卻效果依賴于空氣的相對濕度以及壓力。

　　蒸發(fā)的水的總量隨著濕度的下降而增加，剩余的水的溫度也隨著下降。換句話說，濕度越低，冷卻塔的冷卻效果就越好。普通的冷卻塔有各種形狀和尺寸。根據(jù)工作量的需求和安裝的位置，有的冷卻塔形狀像一個倒著放的漏斗，有的冷卻塔像一個小箱子。

　　必須要記住，安裝冷卻塔的初成本肯定比安裝那些沒有冷卻塔的傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)高得多。但是，這肯定是一次性的成本，但是每一年節(jié)省的成本將不斷增加。因此在一段時間里，冷卻塔肯定能夠節(jié)省大量金錢和珍貴的能源?？紤]到全球的能源狀況，節(jié)省能源是更加重要的。

　　冷卻塔在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用已經(jīng)受到了重視，英特爾近介紹了它在兩個高密度數(shù)據(jù)中心成功地使用冷卻塔的情況，通過使用濕氣節(jié)能設(shè)備減少了冷卻設(shè)備的電源消耗。采用這種方法每年能夠節(jié)省14.4萬美元電費。無論按照什么標(biāo)準(zhǔn)衡量這都是很大的節(jié)省。

　　不過在英特爾的這個冷卻塔試驗中還發(fā)現(xiàn)這種節(jié)能設(shè)備的也許沒有初看起來那樣節(jié)省。這種矛盾的原因是冷卻塔需要一個龐大的加濕系統(tǒng)和預(yù)熱。這將增加整個系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。

　　還有一個爭論說由于使用冷卻塔的這種節(jié)能設(shè)備的濕的方面需要更多的溫度較低的水，因此，冷卻塔風(fēng)扇部分將消耗更多的能源，所以它并不便宜。但是，試驗結(jié)果表明這沒有負(fù)面的影響，冷卻塔從長遠(yuǎn)看仍是節(jié)能的。

　　因此，我們看到，冷卻塔是利用自然的免費的空氣在工業(yè)機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)中心提供冷卻的一種極好的方法。從長遠(yuǎn)看，這種方法實際上節(jié)能的。期待冷卻塔在未來能增加應(yīng)用，從而在給企業(yè)帶來好處的同時能夠節(jié)省更多的寶貴的能源。但是任何單個的策略都會有自己的局限性，因此，數(shù)據(jù)中心要達(dá)到限度的節(jié)能效率就需要采取全面的方法，CIO們需要把行業(yè)中目前所有的降低能耗的方法智能地組合起來，尋找減少能源消耗的新途徑。