隨著國家資訊化水平的不斷提高、資料業務快速發展，資料中心密度越來越高，機房中整合度 高、能耗大的資料單架裝置大量增加，機房的冷卻與節能面臨嚴峻挑戰。提出了一種可以解決 高密度機架散熱問題，同時能夠有效降低機房PUE值的新型背板空調，因其具有可改善機房內裝置佈局、更好的利用新風等優點，或將為未來資料中心的建設帶來巨大變革。
近十年來，伺服器功耗增加了約15倍，單機架的功耗提高了近10倍，過去單機架功耗為2~3kW，現在卻往往高達20~30kW。這一切都造成機房內部發熱量急劇增加，給解決高密度資料中心散熱問題帶來了嚴峻的挑戰，對空調系統提出更高的要求，而背板空調的出現很好地解決了機房高密度以及機房區域性過熱的問題。下面就由廣州萊安智慧化系統開發有限公司來介紹一下：
背板空調由安裝在機架背面的冷卻盤管、提供冷源的製冷機組和冷卻水系統組成。根據使用的載冷劑不同，可以分為水冷背板與熱管背板(氟利昂為載冷劑)。上圖分別為水冷背板與熱管背板的系統原理圖。 水冷背板因為採用了水作為載冷劑，而水資源相對比較豐富，所以投資更省；水冷背板比熱管背板減少了一次換熱，效率更高。但因為冷凍水進入了機房內，機房的風險變高。若採用水冷背板，進入資料中心機房內所有的水管必須採用焊接，以降低水患的風險。
熱管背板因為採用氟利昂作為載冷劑，所以投資偏高，又多了一次換熱，系統效率略低。當然由於水不進機房，機房的安全性更高。
背板空調的優點
1、冷水機組可採用高溫水執行，系統更節能
傳統的冷凍水空調系統中空調的供、回水溫度為7~12℃，末端空調的送風溫度約為15~16℃，迴風溫度約為25~26℃；末端空調的顯熱比僅為85%左右，而資料中心的冷負荷，基本都是顯熱負荷，這導致整個空調系統的執行效率偏低，提高冷凍水供、回水溫度已成為業界的共識。
背板空調因為更貼近熱源，伺服器排風口的溫度更高(以進風25℃為例，伺服器排風可達35℃)；這為大幅提高冷凍水供、回水溫度提供了條件。 冷凍水供、回水溫度每提高1℃，冷水機組的COP值可以提高3%左右。
冷凍水供、回水溫度的提高，可以大幅增加冷卻塔供冷的使用時間。以南京地區為例，如果將冷凍水供、回水溫度從7~12℃提高到16~21℃，冷卻塔供冷的使用時間會增加1倍多，大幅降低了資料中心機房的PUE值。
2、增加了機房的利用率
背板空調因不需要設定空調機房，機房利用率可以提高20%以上。圖4、5為不同空調形式下的機房平面。
3、避免了局部熱點
目前，很多資料中心機房因為主裝置負荷不均勻、末端空調佈置不合理、送回風氣流組織不暢等原因，經常會出現區域性的熱點，影響機房的使用。圖6展示了某機房因空調送風不合理導致的區域性過熱情況。
背板空調因為安裝在每個機架的背面，一對一冷卻伺服器機架能夠有效地解決區域性機架過熱的問題。
4、解決高密度
目前，資料中心機房的平面規劃受到末端空調的冷量、風量的限制，以及送風距離的限制，單機架的功耗只能很小，對於高密度機架無能為力；但背板空調採用高效的換熱器，而且針對每個機架進行供冷，冷卻能力大幅提高；目前，單背板空調的製冷量達20~30kW。
背板空調為IDC機房帶來的改變
1、機房佈局的改變
現 在規劃資料中心機房時，為了更好的冷卻效果，機架採用“面對面、背對背”擺放，形成冷、熱通道。
未來資料中心機房採用背板空調時，所有的通道都變成了冷通道；機架不再需要採用“面對面、背對背” 擺放，可採用順序擺放，見下圖。同時，由於背板空調突破了傳統空調對於送風距離的限制，資料中心機房的佈置可以更靈活。
背板空調採用水平送風方式，可以取消架空地板，降低層高，節約資料中心機房的土建成本。 背板空調的使用對於未來資料中心的平面佈局 將帶來大的變革。
2、新風的利用
傳統的資料中心，如果採用全新風執行，需要大量引入新風；鑑於目前國內的環境較差，過濾等級較高，需要投入較大的新風建設和維護費用。
背板空調新風引入方案
新風執行模式下的新風量計算公式： L=Q/(0.27×ρ×Δh) (1)
式中：Q為機房冷負荷，W；
ρ為空氣密度(1.18kg/m3)；
Δh為機房進、排風的焓差，kJ/kg；
L為總送風量，m3/h。
當採用背板空調的時候，機架可以順序擺放，引入新風量只要滿足第一列機架散熱需求即可，為更好地利用新風提供條件。
根據TIA942-2(c)-2010、ASHRAE標準(2008版)的規定，機架進風溫度為18~27℃。假設機房的環境溫度為25℃，當室外空氣經過濾、加溼處理後低於25℃時，室外的新風即可引入室內。引入的室外新風，順序透過每列機架，大幅降低了新風的引入量和新風處理的成本。
需要關注的問題
1、溼度控制問題
背板空調不具有加溼功能，某些廠家的背板空調採用高溫水執行不具有除溼的能力；這就需要在機房配置相應的裝置來進行資料機房的溼度控制。
2、備份問題
傳統的末端空調按N+X來配置，對於背板空調，如何進行冗餘配置，很重要。背板空調安裝在每個機架的背板，複用度較差；冗餘量過大，會增加投資；冗餘過小，則可能在一個系統故障時，出現區域性過熱問題。
3、機房的美觀
採用背板空調的機房，因為所有的水管或冷媒管都要接到每個機架，管線比較多，怎樣使得管線更整齊、美觀，是今後背板空調使用必須要考慮的問題。
小結：與常規機房所使用的風冷空調相比，背板空調的換熱裝置更貼近熱源，為提高冷凍水的供回水溫度、進而提高空調的COP值提供了更大的可能性，同時，由於不需要設定空調機房，機房的利用率得到了很大的提升。
此外，背板空調在實現高密度機房和避免機房區域性熱點問題等方面也具有明顯的優勢。如若能夠解決其處理機房環境的溼度的問題並完善空調備份方法，它必將在資料中心機房空調領域中得到廣泛的應用。
隨著國家資訊化水平的不斷提高、資料業務快速發展，資料中心密度越來越高，機房中整合度 高、能耗大的資料單架裝置大量增加，機房的冷卻與節能面臨嚴峻挑戰。提出了一種可以解決 高密度機架散熱問題，同時能夠有效降低機房PUE值的新型背板空調，因其具有可改善機房內裝置佈局、更好的利用新風等優點，或將為未來資料中心的建設帶來巨大變革。
近十年來，伺服器功耗增加了約15倍，單機架的功耗提高了近10倍，過去單機架功耗為2~3kW，現在卻往往高達20~30kW。這一切都造成機房內部發熱量急劇增加，給解決高密度資料中心散熱問題帶來了嚴峻的挑戰，對空調系統提出更高的要求，而背板空調的出現很好地解決了機房高密度以及機房區域性過熱的問題。下面就由廣州萊安智慧化系統開發有限公司來介紹一下：
背板空調由安裝在機架背面的冷卻盤管、提供冷源的製冷機組和冷卻水系統組成。根據使用的載冷劑不同，可以分為水冷背板與熱管背板(氟利昂為載冷劑)。上圖分別為水冷背板與熱管背板的系統原理圖。 水冷背板因為採用了水作為載冷劑，而水資源相對比較豐富，所以投資更省；水冷背板比熱管背板減少了一次換熱，效率更高。但因為冷凍水進入了機房內，機房的風險變高。若採用水冷背板，進入資料中心機房內所有的水管必須採用焊接，以降低水患的風險。
熱管背板因為採用氟利昂作為載冷劑，所以投資偏高，又多了一次換熱，系統效率略低。當然由於水不進機房，機房的安全性更高。
背板空調的優點
1、冷水機組可採用高溫水執行，系統更節能
傳統的冷凍水空調系統中空調的供、回水溫度為7~12℃，末端空調的送風溫度約為15~16℃，迴風溫度約為25~26℃；末端空調的顯熱比僅為85%左右，而資料中心的冷負荷，基本都是顯熱負荷，這導致整個空調系統的執行效率偏低，提高冷凍水供、回水溫度已成為業界的共識。
背板空調因為更貼近熱源，伺服器排風口的溫度更高(以進風25℃為例，伺服器排風可達35℃)；這為大幅提高冷凍水供、回水溫度提供了條件。 冷凍水供、回水溫度每提高1℃，冷水機組的COP值可以提高3%左右。
冷凍水供、回水溫度的提高，可以大幅增加冷卻塔供冷的使用時間。以南京地區為例，如果將冷凍水供、回水溫度從7~12℃提高到16~21℃，冷卻塔供冷的使用時間會增加1倍多，大幅降低了資料中心機房的PUE值。
2、增加了機房的利用率
背板空調因不需要設定空調機房，機房利用率可以提高20%以上。圖4、5為不同空調形式下的機房平面。
3、避免了局部熱點
目前，很多資料中心機房因為主裝置負荷不均勻、末端空調佈置不合理、送回風氣流組織不暢等原因，經常會出現區域性的熱點，影響機房的使用。圖6展示了某機房因空調送風不合理導致的區域性過熱情況。
背板空調因為安裝在每個機架的背面，一對一冷卻伺服器機架能夠有效地解決區域性機架過熱的問題。
4、解決高密度
目前，資料中心機房的平面規劃受到末端空調的冷量、風量的限制，以及送風距離的限制，單機架的功耗只能很小，對於高密度機架無能為力；但背板空調採用高效的換熱器，而且針對每個機架進行供冷，冷卻能力大幅提高；目前，單背板空調的製冷量達20~30kW。
背板空調為IDC機房帶來的改變
1、機房佈局的改變
現 在規劃資料中心機房時，為了更好的冷卻效果，機架採用“面對面、背對背”擺放，形成冷、熱通道。
未來資料中心機房採用背板空調時，所有的通道都變成了冷通道；機架不再需要採用“面對面、背對背” 擺放，可採用順序擺放，見下圖。同時，由於背板空調突破了傳統空調對於送風距離的限制，資料中心機房的佈置可以更靈活。
背板空調採用水平送風方式，可以取消架空地板，降低層高，節約資料中心機房的土建成本。 背板空調的使用對於未來資料中心的平面佈局 將帶來大的變革。
2、新風的利用
傳統的資料中心，如果採用全新風執行，需要大量引入新風；鑑於目前國內的環境較差，過濾等級較高，需要投入較大的新風建設和維護費用。
背板空調新風引入方案
新風執行模式下的新風量計算公式： L=Q/(0.27×ρ×Δh) (1)
式中：Q為機房冷負荷，W；
ρ為空氣密度(1.18kg/m3)；
Δh為機房進、排風的焓差，kJ/kg；
L為總送風量，m3/h。
當採用背板空調的時候，機架可以順序擺放，引入新風量只要滿足第一列機架散熱需求即可，為更好地利用新風提供條件。
根據TIA942-2(c)-2010、ASHRAE標準(2008版)的規定，機架進風溫度為18~27℃。假設機房的環境溫度為25℃，當室外空氣經過濾、加溼處理後低於25℃時，室外的新風即可引入室內。引入的室外新風，順序透過每列機架，大幅降低了新風的引入量和新風處理的成本。
需要關注的問題
1、溼度控制問題
背板空調不具有加溼功能，某些廠家的背板空調採用高溫水執行不具有除溼的能力；這就需要在機房配置相應的裝置來進行資料機房的溼度控制。
2、備份問題
傳統的末端空調按N+X來配置，對於背板空調，如何進行冗餘配置，很重要。背板空調安裝在每個機架的背板，複用度較差；冗餘量過大，會增加投資；冗餘過小，則可能在一個系統故障時，出現區域性過熱問題。
3、機房的美觀
採用背板空調的機房，因為所有的水管或冷媒管都要接到每個機架，管線比較多，怎樣使得管線更整齊、美觀，是今後背板空調使用必須要考慮的問題。
小結：與常規機房所使用的風冷空調相比，背板空調的換熱裝置更貼近熱源，為提高冷凍水的供回水溫度、進而提高空調的COP值提供了更大的可能性，同時，由於不需要設定空調機房，機房的利用率得到了很大的提升。
此外，背板空調在實現高密度機房和避免機房區域性熱點問題等方面也具有明顯的優勢。如若能夠解決其處理機房環境的溼度的問題並完善空調備份方法，它必將在資料中心機房空調領域中得到廣泛的應用。