??數(shù)據(jù)中心??的特性決定了其需要不間斷運行，想要實現(xiàn)這一點，穩(wěn)定、持續(xù)的供冷是基本條件之一。但供冷需要電能才能運轉(zhuǎn)，一旦出現(xiàn)斷電等情況，柴發(fā)等備用電源啟動至穩(wěn)定供電需要時間,電力恢復后，冷水機組恢復也需要時間，這便會出現(xiàn)供冷不足的情況，影響服務器運行，嚴重時甚至可能出現(xiàn)宕機的情況。

因此，數(shù)據(jù)中心應配備備用冷源或應急冷源來保證供冷的不間斷，而蓄冷是數(shù)據(jù)中心進行冗災應急供冷的重要方式之一，目前正逐步發(fā)展，關于其應用優(yōu)勢與隱患的討論也在不斷增加。

蓄冷既能應急又可削峰填谷

從原理來看，蓄冷是利用自然冷源的一種冷源儲存方式，其借助晝夜交替的冷熱變化，通過夜間多余谷段電力進行制冷，并以低溫水等方式將冷源儲存起來。目前蓄冷有3種方式：水蓄冷、冰蓄冷和相變材料蓄冷。其中，水蓄冷在我國是被普遍采用的一種蓄冷方式，有著豐富的設計和運行經(jīng)驗積累，近年來在數(shù)據(jù)中心上的應用也逐漸增多；冰蓄冷伴隨技術和產(chǎn)品的成熟，也成為數(shù)據(jù)中心蓄冷的可行方案，目前也有相關嘗試。

(資料圖)

對于蓄冷，我國也已提出了相應的規(guī)范。根據(jù)《GB 50174-2017數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》（以下簡稱規(guī)范），采用冷凍水空調(diào)系統(tǒng)的A級數(shù)據(jù)中心宜設置蓄冷設施，蓄冷時間應滿足電子信息設備的運行要求。

規(guī)范條文說明也對蓄冷的應急供冷情景進行了詳細的描述：1、在兩路電源切換時，冷水機組需重新啟動，此時空調(diào)冷源由蓄冷裝置提供；2、供電中斷時，電子信息設備由不間斷電源系統(tǒng)設備供電，此時空調(diào)冷源也由蓄冷裝置提供。

因此，蓄冷裝置供應冷量的時間應不少于不間斷電源設備的供電時間。蓄冷裝置提供的冷量包括蓄冷罐和相關管道內(nèi)的蓄冷量及主機房內(nèi)的蓄冷量。

規(guī)范顯示，柴油發(fā)電機作為后備電源時，A級數(shù)據(jù)中心不間斷電源系統(tǒng)電池最少備用時間為15分鐘。也就是說，蓄冷裝置供應冷量時間最少為15分鐘。

圖：截取整理自《GB 50174-2017數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范》

蓄冷的初衷是為了不間斷供冷，不過，考慮到數(shù)據(jù)中心制冷現(xiàn)狀與冷水機組冗余量，蓄冷還能夠發(fā)揮能源儲備的調(diào)節(jié)作用，進行削峰填谷。蓄冷所存儲的冷量，可在白天用電高峰釋，以供數(shù)據(jù)中心使用，幫助數(shù)據(jù)中心獲取峰谷電價差效益，降低電費成本。

目前已有數(shù)據(jù)中心進行實踐，并取得良好的效益。在第十六屆中國IDC產(chǎn)業(yè)年度大典（IDCC2021）上，與會企業(yè)代表表示，該企業(yè)為北京某數(shù)據(jù)中心設計的蓄冷罐容量配置是一般數(shù)據(jù)中心蓄冷常規(guī)設計6倍多，主要在波谷階段蓄冷，在白天波峰階段實現(xiàn)放冷，保證了制冷連續(xù)性長期緩沖，使得連續(xù)制冷有了更大的冗余，每年降低運維成本100多萬元。

發(fā)展蓄冷遇到的問題

蓄冷是對自然冷源的利用，能夠提供應急冷源，進行削峰填谷，對數(shù)據(jù)中心降本增效有著重要意義，但事分兩面，在實際應用中，蓄冷同樣面臨諸多“問題”。

可能造成PUE提升

PUE是衡量數(shù)據(jù)中心能效水平的重要指標，降低PUE已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心建設、運營中的重要目標。但蓄冷卻可能造成PUE值的升高。這主要因為蓄冷為保持蓄冷狀態(tài)需要能源的供給，會加大IT設備之外的用電量，造成PUE的升高。

以水蓄冷和冰蓄冷兩種方式來看，水蓄冷中，目前很多數(shù)據(jù)中心都采用中溫水來供冷，其效率較高，但蓄冷密度比較小，因此，占用空間較大，為節(jié)約空間，除在設計時做好預留空間，以及將消防水池以及部分不重要的空間利用起來，水蓄冷還會通過降低蓄冷溫度來加大蓄冷溫差，這就可能導致主機效率下降，蓄冷用電量增加，按正常計算PUE的話，會起負面作用。

冰蓄冷的空間占用雖然較小，但其蓄冷溫度較低，資料顯示，其制冰溫度一般取—4到—8℃，遠低于水蓄冷4℃的蓄冷溫度，想要保持這一溫度，也會產(chǎn)生較多的耗能，同樣會對PUE造成影響。

這就導致數(shù)據(jù)中心在布置蓄冷設備有較多顧慮，為蓄冷設備的發(fā)展形成了一定的阻礙。

一定機率帶來安全問題

安全是數(shù)據(jù)中心的根本，而蓄冷設備增加的本身便會可能帶來新的安全隱患。

一方面，設備安裝有可能增加出現(xiàn)安全故障的概率，尤其蓄冷罐體積龐大，設備復雜，安裝難度極大，其建設可能會引發(fā)安全事故，如蓄冷罐沉降事故，以及由于蓄冷罐和主樓沉降不同,導致蓄冷罐和系統(tǒng)相連的管道被剪斷,造成工程事故等；一方面，設備的使用也可能會帶來安全問題，蓄冷能夠提供冷源的時長與穩(wěn)定性需要結(jié)合數(shù)據(jù)中心情況而定，這就導致蓄冷設備的設計和布局均會有所差異，對內(nèi)部布水器的設計也有著不同要求，受這些因素影響，一旦蓄冷罐放冷時間未滿足實際需要，在使用過程中，便可能影響數(shù)據(jù)中心安全。

對整體布局影響大

數(shù)據(jù)中心是一個整體，蓄冷設備占用空間大，與數(shù)據(jù)中心交互多，其建設對整體布局有著較大的影響。

如蓄冷設備在規(guī)劃時不僅考慮其自身的運維、調(diào)試和檢修，還要評估運維、檢修對數(shù)據(jù)中心的運行可能造成的影響，需要及時發(fā)現(xiàn)隱患和問題，以確保系統(tǒng)的安裝和正常工作；再比如水蓄冷建設過程中，移峰填谷水蓄冷可與應急供冷進行結(jié)合，也可與冷卻水的應急水池和消防水池結(jié)合，此時水蓄冷方案要充分考量各種功能水池相互可能造成的影響，才能使水池在應用時，不會對其他水池功能造成負面作用。

蓄冷設備對數(shù)據(jù)中心規(guī)劃建設影響大，也就意味著數(shù)據(jù)中心需要在運營上投入更多，建造難度也更大，這一定程度上影響了蓄冷設備的應用。

解決方案及發(fā)展方向

從蓄冷作用來看，其能夠保障數(shù)據(jù)中心正常運轉(zhuǎn)，充分利用自然冷源，降低數(shù)據(jù)中心運行成本，在數(shù)據(jù)中心中有其存在的必要性，但想要完成更大范圍的推廣與應用，則需要解決上述問題。結(jié)合相關實踐與探索，目前主要包括以下幾種方案與方向：

綜合計算PUE

PUE在數(shù)據(jù)中心能效水平衡量過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用，想要發(fā)揮蓄冷在供冷方面的作用，又避免蓄冷在PUE上的負向影響，就需要充分考慮蓄冷的制冷效果，考量其在降本增效方面的作用，將之作為具備靈活性的變量來計算PUE。

目前也已經(jīng)有地方對此進行探索，如《上海市數(shù)據(jù)中心建設導則（2021版）》提出，綜合考慮若干技術對數(shù)據(jù)中心自身及城市整體能效提升的作用，鼓勵技術的有效應用。在基準PUE指標基礎上計算綜合PUE指標，并以綜合PUE指標作為該導則對各數(shù)據(jù)中心的約束條件。

綜合PUE的計算公式為：PUE_綜合=PUE_基準—∑γ_i

γ_錯峰蓄冷因子衡量被評價數(shù)據(jù)中心采用蓄冷技術降低峰值電能負荷的程度。根據(jù)全年累計總放冷量達到總用冷量的比例，可取定不同的錯峰蓄冷因子：

推動蓄冷技術發(fā)展

技術是推動行業(yè)進步，提升產(chǎn)品應用范圍的源動力。蓄冷目前面臨的安全問題、對整體建設的影響，都可以通過技術來緩解甚至解決。

基于當前實際，蓄冷技術的進步主要分為兩方面，一方面是智能化技術的提高，不論是削峰填谷，對于蓄冷溫度的控制，均需要結(jié)合數(shù)據(jù)中心的狀況來進行，唯有高智能化手段，才能在現(xiàn)有基礎上進一步實現(xiàn)把控與協(xié)調(diào)的精準性，提升能源的使用效率；另一方面，基于蓄冷的技術需要不斷進步，目前相關探索也在增多，如動態(tài)冰蓄冷系統(tǒng)的發(fā)展，其中的冰漿系統(tǒng)，由于效率高、體積小、故障率極低，性能明顯優(yōu)于制冰滑落式機組和過冷水制冰系統(tǒng)，已成為數(shù)據(jù)中心冰蓄冷系統(tǒng)的可選技術之一。

與儲電進行充分結(jié)合

數(shù)據(jù)中心儲電指的是儲存新能源來為數(shù)據(jù)中心供電，將之與蓄冷結(jié)合，則是指新能源發(fā)電用于蓄冷。

蓄冷具備使用夜間谷段電能的特性，新能源存儲也需要時間來完成充能，兩者的結(jié)合，能夠充分結(jié)合這一特性，實現(xiàn)時間與能效的進一步利用。如太陽能，通過光伏設備可在白天進行能源的存儲，在晚上為蓄冷供給電能。

同時，通過儲電與蓄冷的融合，在原有提供應急供冷、削峰填谷的基礎上，更進一步地提升新能源的使用，推動數(shù)據(jù)中心節(jié)能減碳。在當前階段，這也為新能源消納、儲電的發(fā)展提供新思路。

與多產(chǎn)業(yè)冷源供給形成聯(lián)動

伴隨“雙碳”目標的臨近，對于能源的利用正變得更加充分且具備相互連接性，數(shù)據(jù)基礎設施也有望與眾多民生產(chǎn)業(yè)形成聯(lián)動。

作為與能源息息相關的行業(yè)，數(shù)據(jù)中心既需要大規(guī)模蓄冷，也會產(chǎn)生大量熱能，這就使其有基礎成為超級能源綜合體，通過開發(fā)冷能與余熱，供給多個產(chǎn)業(yè)用能，形成多行業(yè)多場景的能源交互、聯(lián)動發(fā)展，將高載能變成高供能。

在蓄冷方面，理論上，數(shù)據(jù)中心能夠結(jié)合的場景較為豐富，如臨近滑雪場、大規(guī)模冷鏈物流等，通過提供持續(xù)冷源，形成高能效、低排碳的用能生態(tài)系統(tǒng)。當然，形成這一場景的有諸多前提，包括蓄冷穩(wěn)定，冷源充足，符合經(jīng)濟效益等，目前這方面條件還相對欠缺。

綜合來看，作為應急冷源，蓄冷是數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)不間斷供冷的重要選擇，且可以進行削峰填谷，但其對PUE的負向影響、存在的安全隱患，以及較高的建設難度等也不容忽視，數(shù)據(jù)中心想要利用好蓄冷，還需在多方面進行探索，如水蓄冷、冰蓄冷的選擇，如PUE計算考量因素及方法的適時調(diào)整，如技術、安全方面的發(fā)展，依舊任重而道遠。

關鍵詞： 數(shù)據(jù)中心 削峰填谷 需要時間 冷水機組 不間斷電源