高密度數據中心連續製冷解決方案：從 UPS 配置到蓄冷罐的分級防禦體系

隨著數據中心單位用電量攀升，機房發熱量劇增。電源故障時，伺服器靠 UPS 維持運行，但製冷設備停擺導致溫度飆升，仍引發伺服器過熱停機。因此，高密度機房必須設計不間斷製冷系統，保證電源故障時製冷系統全/部分運行，維持環境溫度一段時間，保護設備安全，等待電力恢復或備用發電投入。本文從標準與實踐探討設計要點。

製冷停擺時的溫升曲線

• 傳統機房（單機櫃 1.2kW）： 停止製冷 10 分鐘溫升 10.5℃，管理者有時間啟動備用發電機或關機。
• 高密度機房（單機櫃 9kW，Intel 實驗）： 溫度從 22℃ 升至 40℃ 僅需 18 秒，升至 57℃ 僅需 35 秒。超過 32℃ 設備故障，持續升高導致停機甚至損壞。

結論：高密度機房配置連續製冷系統刻不容緩。

Uptime Institute 三級製冷系統分級

四大連續製冷解決方案

方案一：全製冷系統配 UPS（A 級）

冷凍水型精密空調：冷水機組、冷卻塔、一/二次泵、精密空調全配 UPS。能維持全套運行，但大功率冷水機組/冷卻塔全配 UPS 成本極高，鮮少採用。

方案二：風機 + 二次泵配 UPS + 蓄冷罐（A 級）

冷凍水系統：精密空調風機、冷凍水二次泵配 UPS，冷凍水循環系統增設蓄冷罐儲備冷凍水。市電中斷/冷水機組暫時無法啟動時，蓄冷罐 + 水泵提供冷源，風機維持空氣循環，延緩升溫，等待電力恢復或冷水機組重啟。最工程實踐的 A 級方案。

方案三：風機 + 二次泵配 UPS，無蓄冷罐（B 級）

利用管道殘餘冷凍水降溫，風機維持循環。能延緩升溫但效果不如方案二顯著。

方案四：直蒸式精密空調風機配 UPS（B 級）

無法安裝蓄冷系統，無管道餘冷可用。風機配 UPS 僅維持空氣循環，同樣能延緩升溫。

方案選擇決策矩陣

建議依據：熱密度、數據中心重要性、柴油機等備用系統配置情況 選擇。

• 單機櫃 ≤1.2kW，預計達 32℃ 需 >10 分鐘 → 依賴柴油機備用電源。
• 熱密度提升 → 採用風機 UPS 方案，利用環境吸熱延緩升溫。
• 單機櫃 ≥6kW（ASHRAE 預測 2010 年將達 12kW+）→ 必須採用冷凍水型精密空調 + A 級方案（風機/二次泵 UPS + 蓄冷罐），維持停電及冷水機組重啟期間製冷，等待系統完全恢復。

總結：面對高密度趨勢，配置連續製冷設施維持停電/重啟期間設備運行、保護安全，是建設方/設計單位必考核心議題。各方積極探索實施，隨高密度機房規劃建設，將湧現更多解決方案滿足連續製冷需求。