導(dǎo)讀：

現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的不斷發(fā)展演變導(dǎo)致了其能源消耗需求的不斷增加，反向思維來(lái)看，我們也需要更好的冷卻技術(shù)和方案。而數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商們對(duì)于冷卻成本的控制也是至關(guān)重要的，故而他們需要選擇恰當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)平衡冷卻效率和冷卻支出。

數(shù)據(jù)中心機(jī)房

一、如何選擇數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)解決方案？

從自身實(shí)際情況出發(fā)——冷靜的思考

選擇正確的冷卻技術(shù)和方案并非易事，并且其需要在申請(qǐng)相關(guān)的資金預(yù)算之前進(jìn)行徹底的審查和規(guī)劃。無(wú)論是對(duì)舊設(shè)備的翻新改造還是完全的升級(jí)，數(shù)據(jù)中心管理人員需要能夠隨著時(shí)間的推移看到投資回報(bào)率，但只有當(dāng)他們花時(shí)間來(lái)檢查所有潛在的備選方案時(shí)，才能看到。

數(shù)據(jù)中心冷卻散熱可能不是IT技術(shù)員們感興趣并廣泛討論的一個(gè)話(huà)題。但是，如果處理不當(dāng)?shù)脑?huà)，其可能造成成本代價(jià)昂貴的錯(cuò)誤。而如果不采取必要的預(yù)防措施或者如果太長(zhǎng)時(shí)間依賴(lài)過(guò)時(shí)的冷卻技術(shù)的話(huà)，或?qū)⒃斐赡鷶?shù)據(jù)中心的服務(wù)器能耗的顯著增加。而由于能源需求的增加，能源使用量也相應(yīng)顯著增加，數(shù)據(jù)中心冷卻的重要性也在不斷提升。

數(shù)據(jù)中心設(shè)備冷卻

二、數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)代冷卻方法

數(shù)據(jù)中心設(shè)備冷卻的關(guān)鍵性，還有高密度的機(jī)柜所產(chǎn)生的高熱水平，現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展了傳統(tǒng)常規(guī)數(shù)據(jù)中心冷卻的限制。數(shù)據(jù)中心的冷卻可以并且應(yīng)該使用最新的技術(shù)和方案來(lái)得到增強(qiáng)。一些最新和最有效的技術(shù)方案是非常先進(jìn)的，而其他一些技術(shù)方案仍然存在其固有的缺陷。

數(shù)據(jù)中心管理人員需要了解所有方法，這樣才可以根據(jù)不同的數(shù)據(jù)中心設(shè)備以及其他相關(guān)條件，選擇最佳的冷卻技術(shù)方案。

1、傳統(tǒng)的密封遏制方法仍然有效

密封遏制(containment)的方法其實(shí)是熱通道/冷通道概念的延伸。熱通道密封和冷通道密封已經(jīng)在計(jì)算機(jī)房中使用多年了，以提高效率，增加機(jī)架密度和提高計(jì)算機(jī)房的總體利用率。到目前為止，整個(gè)數(shù)據(jù)中心行業(yè)主要使用硬墻密封遏制和軟簾密封遏制的解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。

熱 / 冷通道密封

（1）熱通道密封

機(jī)架行的兩端被門(mén)或塑料簾幕堵住，以進(jìn)一步防止空氣混合。如果門(mén)封閉了熱通道，其被稱(chēng)為熱通道密封。

（2）冷通道密封

如果其包圍封閉了冷通道，那就是冷通道密封。

（3）完全/部分密封遏制

如果只有熱通道或冷通道的端部被阻塞，那么其是部分的密封遏制。如果屏障安裝在過(guò)道上，或從機(jī)柜頂部到天花板，這將構(gòu)成完全密封遏制。

據(jù)稱(chēng)，部分密封遏制的效率可達(dá)完全密封遏制效率的80%，這兩者都有助于提高新建和現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的制冷和能源效率。

NFPA-75防火標(biāo)準(zhǔn)

（4）防火問(wèn)題

在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心操作空間，主要關(guān)注的問(wèn)題是防火。完全密封遏制可以防止水份的分散蒸發(fā)或抑制氣體的流通，這是相當(dāng)危險(xiǎn)且非法的。解決這一問(wèn)題有三種方案：

①、在熱通道和冷通道中安裝噴淋頭或惰性氣體噴頭;

②、可在探測(cè)到煙霧時(shí)降下豎立屏障;

③、或采用部分的密封遏制。

每種類(lèi)型的方案都各有其利弊，但全美國(guó)所有的數(shù)據(jù)中心操作都必須符合NFPA-75防火標(biāo)準(zhǔn)，特別是當(dāng)使用降下屏障時(shí)。

由于冷卻通常是除計(jì)算設(shè)備本身之外最大的電力資源消耗者，因此，數(shù)據(jù)中心操作運(yùn)營(yíng)人員應(yīng)考慮某種形式的密封遏制。

2、熱輪和絕熱冷卻提高效率的冷卻

（1）熱輪

熱輪(heat wheel)是大型的，緩慢旋轉(zhuǎn)的裝置，具有多個(gè)空氣室。一半的輪子在戶(hù)外，當(dāng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，室外的冷空氣被輸送到數(shù)據(jù)中心內(nèi)部。而內(nèi)部的熱空氣則被輸送到戶(hù)外。在其旋轉(zhuǎn)期間這些復(fù)雜的輪子作為熱交換器，并帶來(lái)只有少量的外部空氣。輪子轉(zhuǎn)動(dòng)所需的能量很小，并且其在大多數(shù)氣候條件下都是有效的。在所有的“免費(fèi)冷卻”形式中(即：使用環(huán)境空氣而非機(jī)械制冷來(lái)冷卻)，熱輪可能位列能效清單列表的頂部。

（2）絕熱冷卻

絕熱冷卻( Adiabatic cooling)是蒸發(fā)冷卻的一種奇特方式。將水從液體變?yōu)檎羝韵臒崃浚虼巳绻覀冊(cè)跍嘏?、干燥的氣候下在室外往室中噴水，水?huì)快速蒸發(fā)，然后冷卻。如果我們同時(shí)通過(guò)在室內(nèi)傳輸熱空氣，空氣將被冷卻。因此，絕熱冷卻是一種節(jié)能的散熱方式，并且在該過(guò)程中使用的水量通常小于冷卻塔所消耗的水量。

（3）熱源冷卻系統(tǒng)

雖然它們?cè)谠S多方面有所不同，但是在熱源冷卻系統(tǒng)類(lèi)別中的方法卻具有類(lèi)似的功能。

行級(jí)冷卻(In-Row Cooling，IRC)基本上將計(jì)算機(jī)房的空調(diào)(CRAC)從房間周邊移動(dòng)到了機(jī)柜行中。冷卻單元設(shè)計(jì)為類(lèi)似于機(jī)柜，并且放置在機(jī)柜之間或機(jī)柜行的端部。在這里，他們將空氣直接輸送到機(jī)柜前面的冷通道。同樣重要的是，IRC將從熱通道排出的空氣直接排入每個(gè)冷卻單元的后部，留下很少的熱空氣重新循環(huán)——即使存在開(kāi)放路徑，例如在部分密封遏制設(shè)計(jì)中。由于空氣路徑短，與周邊單元相比，所需的風(fēng)扇功率低。

控制空氣流向

（4）控制空氣流向方法

一些IRC包括控制空氣流向的方法。所有這些都使用高效率的風(fēng)扇，具備變速控制以自動(dòng)匹配冷卻與熱釋放，從而最小化能源使用。最常見(jiàn)的控制方法依賴(lài)于連接到柜門(mén)前端的傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)入口的空氣溫度和濕度。IRC可用于冷凍水，壓縮機(jī)和基于制冷劑的系統(tǒng)。一些可以提供濕度控制，這意味著它們還需要冷凝排水管連接，而其他則只能提供等濕冷卻(sensible cooling)。

IRC的最大缺點(diǎn)是它們占用的機(jī)柜位置——從12到30英寸的寬度不等。 雖然通過(guò)消除了對(duì)于大的周邊所需的CRAC的使用通常抵消了占地面積的要求，但是行內(nèi)單元破壞了機(jī)柜行的連續(xù)性，這在一些安裝中是非常重要的。

機(jī)柜冷卻裝置上方是基于制冷劑的，這吸引了在其數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的水管有偏執(zhí)偏好的數(shù)據(jù)中心管理人員們。但是制冷劑系統(tǒng)也接近能源效率的規(guī)模頂端，并且不會(huì)吞噬地板空間，因?yàn)樗鼈兓蛘咧苯游挥跈C(jī)柜之上，或者在機(jī)柜行之間的冷通道中。

它們最常用來(lái)補(bǔ)充傳統(tǒng)的CRAC，以便直接向高密度機(jī)柜提供額外的冷卻。由于這些單元僅提供等濕冷卻，因此CRAC仍然需要控制濕度，并冷卻低密度機(jī)柜。機(jī)柜上方機(jī)組需要占用空間，并且在設(shè)計(jì)過(guò)程中與其他架空基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行精心的協(xié)調(diào)。

（5）后門(mén)熱交換器(RDHxs)

后門(mén)熱交換器(RDHxs)取代了傳統(tǒng)的機(jī)柜上的穿孔后門(mén)。從計(jì)算設(shè)備排出的熱量通過(guò)門(mén)中的線(xiàn)圈，在其逸出之前用冷的循環(huán)水進(jìn)行中和。這意味著入口和出口的溫度是相同的。

RDHx冷卻器

（6）RDHx冷卻器

RDHx冷卻器的一大優(yōu)勢(shì)是其能夠與溫水一起使用。傳統(tǒng)的建筑物冷卻系統(tǒng)使用45華氏度的水，但是，在現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心建筑中，55至60華氏度的溫度變得越來(lái)越普遍。與大多數(shù)冷卻單元不同，RDHx在高溫下仍然表現(xiàn)良好。被動(dòng)的RDHxs被設(shè)計(jì)為通過(guò)門(mén)線(xiàn)圈低壓降——排名能源效率規(guī)模的頂級(jí)位置。

RDHx單元還可以附加到幾乎任何規(guī)模尺寸的機(jī)柜或使用適配器框架制造的設(shè)備。它們的主要缺點(diǎn)是將機(jī)柜深度增加了大約6英寸，每個(gè)機(jī)柜需要水管和閥門(mén)，以及連接軟管所需的清除空間，因此門(mén)可以打開(kāi)。 當(dāng)軟管與地板桁條相沖突時(shí)，這在活動(dòng)地板設(shè)計(jì)中是具有挑戰(zhàn)性的。

請(qǐng)記住，RDHx的安裝從不完全受控制，因?yàn)樗鼈円揽恐匦卵h(huán)來(lái)運(yùn)行。因此，在主要使用RDHx冷卻的冗余設(shè)計(jì)中是固有的。

自冷柜可以可以在很大程度上幫助解決這一問(wèn)題，特別是當(dāng)需要幾個(gè)高密度柜，而實(shí)施重大的冷卻升級(jí)又不現(xiàn)實(shí)的時(shí)候。機(jī)柜是完全封閉的，內(nèi)置冷卻，使設(shè)備熱量在機(jī)柜內(nèi)冷卻，并重新循環(huán)到設(shè)備進(jìn)水口。這些機(jī)柜可以使用冷凍水或制冷劑連接;他們甚至可能包含自己的冷卻壓縮機(jī)，就像一臺(tái)大冰箱。

這些機(jī)柜最大的問(wèn)題是冷卻故障。有具備冗余、“熱插拔”冷卻組件的機(jī)柜，但最常見(jiàn)的方法是自動(dòng)門(mén)釋放，在發(fā)生冷卻故障的情況下打開(kāi)后門(mén)。這意味著設(shè)備受到機(jī)房中的冷卻條件的影響，可能不足以持續(xù)幾分鐘。自冷卻裝置通常比其他機(jī)柜大，并且價(jià)格相當(dāng)昂貴。然而，它們的成本要比實(shí)施重大的冷卻升級(jí)的成本低。

浸沒(méi)冷卻

3、浸沒(méi)冷卻

浸沒(méi)冷卻是一種新的、有趣的技術(shù)。服務(wù)器完全浸沒(méi)在不導(dǎo)電的冷卻劑中，例如純礦物油或3M研制的Novec冷卻液中，其包圍組件并散熱。固態(tài)驅(qū)動(dòng)器是首選，但是如果它們被密封或懸掛在油位之上，則可以使用傳統(tǒng)的常規(guī)驅(qū)動(dòng)器。這消除了10%到20%的服務(wù)器能源使用以及最易發(fā)生故障的元件。

液體的熱慣性可以在發(fā)生電源故障的情況下將服務(wù)器保持在溫度公差范圍內(nèi)，根本不需要冷卻功率。一款系統(tǒng)可以維持25千瓦半小時(shí)的時(shí)長(zhǎng)。系統(tǒng)可以打造100 kW或更大的容量，可以在任何氣候條件下運(yùn)行，無(wú)需冷卻設(shè)備。在至少一款這樣的系統(tǒng)中，唯一的移動(dòng)部件是循環(huán)泵，冷凝器水泵和冷卻塔風(fēng)扇。

標(biāo)準(zhǔn)的為提供舒適度的建筑冷卻方案是為滿(mǎn)足在機(jī)房?jī)?nèi)工作的人員的需要所提供的。其結(jié)果是極端的能源效率(能源效率低至一款良好的風(fēng)冷設(shè)計(jì)的50%)，并且潛在地降低了總成本，因?yàn)橄藢?duì)于操作環(huán)境涼爽的工廠(chǎng)的需要。一款有42臺(tái)機(jī)架承載了約300加侖的油或冷卻液，重量在2500磅和3000磅之間，但分配的重量超過(guò)了約12平方英尺，這導(dǎo)致其比今天許多的機(jī)架較低的地板負(fù)載。

液體冷卻

4、液體冷卻

直接的液體冷卻也可以被稱(chēng)為“一切舊貌換新顏”。液體冷卻再次出現(xiàn)在高性能計(jì)算環(huán)境中，根據(jù)一些業(yè)內(nèi)專(zhuān)家的預(yù)測(cè)，隨著企業(yè)服務(wù)器及其處理器變得越來(lái)越普及，而且更小更強(qiáng)大，液體冷卻將成為司空見(jiàn)慣的事，甚至是必要的。

這些系統(tǒng)要么循環(huán)冷卻水要么循環(huán)制冷劑，通過(guò)服務(wù)器以經(jīng)由特殊散熱器直接從處理器去除熱量。這實(shí)質(zhì)上是筆記本電腦多年來(lái)一直所使用的冷卻方法，采用內(nèi)部閉環(huán)液體冷卻系統(tǒng)，其將處理器熱量移動(dòng)到筆記本電腦外殼的邊緣，然后借助風(fēng)扇排出散熱。用于服務(wù)器的直接液體冷卻將液體循環(huán)到每個(gè)機(jī)柜中的第二液體——熱交換器，或者有時(shí)甚至一直返回到中央冷卻系統(tǒng)。

這種技術(shù)最大的問(wèn)題是潛在的泄漏和對(duì)管道連接以及所有電源和電纜的必要管理。制造商盡最大努力避免泄漏，借助使用液體管線(xiàn)以盡可能減少的連接點(diǎn)。

三、用密集的服務(wù)器機(jī)架設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)中心密度曾經(jīng)是一個(gè)具有啟示性話(huà)題，這可能是為什么許多IT企業(yè)組織仍然處于4到6 kW機(jī)架密度的原因所在了。但是電源和熱管理已經(jīng)為在大于10 kW服務(wù)器機(jī)架設(shè)計(jì)中的正常運(yùn)行做好準(zhǔn)備了。

猛漲的處理器內(nèi)核和機(jī)箱刀片服務(wù)器設(shè)計(jì)使計(jì)算機(jī)機(jī)房空調(diào)(CRAC)和電源成本變得失控似乎是不可避免的。但是，更高的密度并不會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)師的擔(dān)心而扼殺服務(wù)器。虛擬化，節(jié)能硬件，積極的冷卻遏制和可接受的更高的操作溫度聯(lián)合起來(lái)，以防止熱耗盡陷入困境。

四、冷卻散熱的問(wèn)題

并非每項(xiàng)工作負(fù)載使用一臺(tái)服務(wù)器，而是使用虛擬化技術(shù)適度的對(duì)服務(wù)器部署虛擬機(jī)管理程序，以支持10項(xiàng)、20項(xiàng)甚至更多的工作負(fù)載。設(shè)備必須將服務(wù)器壓縮到每個(gè)開(kāi)放的機(jī)架空間中，以匹配由虛擬化支持的工作負(fù)載容量。同時(shí)，芯片在晶體管水平和更低的時(shí)鐘速度下變得更加密集，因此在設(shè)備更新中螺旋式增加處理器核心的數(shù)量幾乎不改變機(jī)架的總體能量消耗。

在數(shù)據(jù)中心中使用較少的機(jī)架，更少的利用服務(wù)器已經(jīng)改變了散熱的方法。無(wú)需冷卻整個(gè)數(shù)據(jù)中心，使用空氣處理策略，如熱/冷通道，以節(jié)省流經(jīng)操作空間的空氣流，操作運(yùn)營(yíng)人員部署密封遏制策略，并將運(yùn)營(yíng)操作區(qū)域縮小到一個(gè)更小的房間，甚至在幾臺(tái)機(jī)架內(nèi)。在機(jī)架行或機(jī)架冷卻系統(tǒng)處理這些機(jī)架，切斷CRAC。

此外，美國(guó)采暖、制冷和空調(diào)工程師協(xié)會(huì)(ASHRAE)這樣的組織提出：將服務(wù)器入口溫度提高到80甚至90華氏度。

由于能源管理的這些進(jìn)步，出現(xiàn)熱點(diǎn)和冷卻效率低下是不大可能的。然而，不良的規(guī)劃或復(fù)古設(shè)計(jì)將限制設(shè)施的效率增益。

五、熱點(diǎn)和其他冷卻問(wèn)題

意外的障礙物或空氣路徑通道中的意外間隙會(huì)產(chǎn)生多余的熱量。例如，忽略服務(wù)器機(jī)架的擋板使冷卻的空氣流入機(jī)架中的意外位置，削弱其對(duì)其他服務(wù)器的影響，并增加出口溫度。

服務(wù)器功率的顯著增加也導(dǎo)致冷卻問(wèn)題。例如，用高端刀片系統(tǒng)替換幾個(gè)白盒1U服務(wù)器大大增加了機(jī)架的功耗，并且不足的空氣流量可能阻礙全套刀片模塊的冷卻。如果冷卻方案不是專(zhuān)門(mén)為這種服務(wù)器而設(shè)計(jì)的，通常會(huì)出現(xiàn)熱點(diǎn)。

當(dāng)您企業(yè)提高服務(wù)器機(jī)架密度時(shí)，請(qǐng)考慮數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)管理和其他系統(tǒng)管理工具，這些工具用于收集和報(bào)告每臺(tái)服務(wù)器和機(jī)架中的熱傳感器所提供的溫度數(shù)據(jù)。這些工具能夠識(shí)別違反熱限制，并采取必要的措施，從警告技術(shù)人員自動(dòng)調(diào)用工作負(fù)載遷移到關(guān)閉系統(tǒng)，以防止過(guò)早的故障失效。

當(dāng)服務(wù)器機(jī)架設(shè)計(jì)產(chǎn)生熱點(diǎn)時(shí)，IT團(tuán)隊(duì)可以重新分配硬件設(shè)備。不是填充單臺(tái)機(jī)架，而是如果有可用空間的話(huà)，將多達(dá)一半的設(shè)備移動(dòng)到第二臺(tái)機(jī)架，或者移走過(guò)熱的系統(tǒng)。

如果空間不能進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，則添加點(diǎn)冷卻裝置，例如用于數(shù)據(jù)中心使用的便攜式自包含空調(diào)。如果機(jī)架使用行內(nèi)或機(jī)架內(nèi)冷卻單元緊密排列，則降低設(shè)定點(diǎn)溫度可能更有效，而不是打開(kāi)保護(hù)遏制屏障以添加點(diǎn)冷卻裝置。

六、熱管理

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，更具突破性的技術(shù)可以幫助進(jìn)行熱管理。水冷機(jī)架通過(guò)機(jī)柜門(mén)或其他空氣通道傳送冷凍水。水冷式服務(wù)器機(jī)架解決了廣泛的加熱問(wèn)題 - 特別是當(dāng)空氣溫度較低，或更高的空氣流動(dòng)速率單獨(dú)不奏效時(shí)。

浸入式冷卻將服務(wù)器浸入冷卻的不導(dǎo)電、非腐蝕性材料(如礦物油)中。這種技術(shù)承諾帶來(lái)更高的冷卻效率，幾乎沒(méi)有噪聲，在功率損耗的情況下進(jìn)行長(zhǎng)期的熱穿越。

然而，這些熱點(diǎn)選項(xiàng)更適合于最近新建的數(shù)據(jù)中心，而不是普通的技術(shù)更新。

七、通過(guò)氣流管理實(shí)現(xiàn)更高效的冷卻

在采用最新、最偉大的組件技術(shù)方面——改善壓縮系統(tǒng)的容量控制，電子換向電機(jī)，變速驅(qū)動(dòng)器等，無(wú)疑對(duì)降低現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的PUE是有益的。 然而，由于氣流管理問(wèn)題，許多現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行效率依然低下。

旁路氣流

1、旁路氣流

一般來(lái)說(shuō)，旁路氣流是問(wèn)題的根源。做一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)中心的所有CRAC或CRAH空調(diào)CFM中的總氣流量匯總起來(lái)。 如果您不了解冷卻裝置上的CFM規(guī)格，請(qǐng)使用諸如550 CFM /噸冷卻水平的縮略規(guī)則進(jìn)行粗略估計(jì)。 然后，用等式估算你的風(fēng)冷IT設(shè)備CFM;

現(xiàn)在比較兩個(gè)氣流速率數(shù)字。 總冷卻單元CFM超過(guò)IT CFM的數(shù)量代表了您的效率權(quán)利。從效率的角度來(lái)看，5-10%的盈余是優(yōu)秀的，50%是壞的。

剩余是額外的氣流，通過(guò)幾種方式在消耗成本，但在理論上其實(shí)是不需要的。 不幸的是，補(bǔ)救措施并不像在兩個(gè)數(shù)字匹配之前關(guān)閉幾個(gè)冷卻單元一樣簡(jiǎn)單。由于不完全耦合的冷卻，通常情況下，隨著剩余冷卻能力的降低，有可能會(huì)形成熱點(diǎn)。換句話(huà)說(shuō)，只是因?yàn)槲覀儗⒗鋮s系統(tǒng)的氣流速度與IT氣流速度相匹配，這并不意味著旁路氣流不再存在。

旁路氣流繞過(guò)氣流的影響，當(dāng)冷卻空氣返回到空調(diào)而沒(méi)有通過(guò)任何IT設(shè)備和熱排氣返回到IT設(shè)備而不重新冷卻時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生熱空氣。

這就是氣流組織管理和Upsite Technologies的使命科學(xué)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。為了節(jié)省來(lái)自減少過(guò)剩氣流的節(jié)省，必須特別注意控制剩余氣流的傳送位置。設(shè)備設(shè)計(jì)允許我們超過(guò)這種氣流的控制程度決定了冷卻系統(tǒng)氣流速率與IT氣流速率的匹配程度。

人們可以想象出一種極端的情況，即一排機(jī)架的集合入口和出口可以通過(guò)密封的供應(yīng)和返回管道以完全相等的流量直接耦合到周邊空調(diào)。 雖然這種情況將允許完美的CFM匹配，沒(méi)有旁路氣流，它缺乏實(shí)用性，是不靈活和昂貴的。

考慮一個(gè)裝有房間級(jí)的空調(diào)的房間，提高地板高度。

假設(shè)為了討論，機(jī)架深度一致。實(shí)現(xiàn)機(jī)架面對(duì)面排放, 精密空調(diào)對(duì)著冷通道，從冷通道中送冷氣流，從熱通道中返回?zé)峥諝饬鳎?這些效果通過(guò)將這些空調(diào)與熱通道對(duì)準(zhǔn)并使其與冷通道對(duì)準(zhǔn)相一致而有所減輕，但是在一定程度上仍然存在未被引導(dǎo)的返回系統(tǒng)。

通過(guò)在電纜的插入中密封泄漏，使凸起的地板保持良好的密封性能。由于布線(xiàn)方便，電纜孔常常位于位于熱通道中，而不是冷通道。

將冷空氣泄漏到熱通道中是旁路氣流，并且不利于降低排氣流的不良影響，無(wú)論從熱通道到空調(diào)返回的耦合程度如何。在一些案例中，一個(gè)或更多的空機(jī)柜被部署在它們最終會(huì)容納的IT設(shè)備的前面

這可能導(dǎo)致在機(jī)架中形成大部分“透明”的氣流。 隨著機(jī)架排列的自然邊界缺失，傳統(tǒng)的“熱通道冷通道”房間布局在一些地區(qū)有效地成為劣質(zhì)的“背對(duì)背”布局。 重要的是通過(guò)在每個(gè)未使用的U空間中安裝擋板來(lái)防止這種旁路氣流。

類(lèi)似地，任何可能允許氣流在機(jī)架中從后向前流動(dòng)的其它孔應(yīng)該被密封。 這些可能包括軌道一側(cè)的空間(特別是在一些較寬的網(wǎng)絡(luò)機(jī)架中)，在某些情況下可能包括最高和最低U空間之上和之下的空間。 安裝盲板后已經(jīng)在高壓差下進(jìn)行泄漏測(cè)試，以確保最佳的內(nèi)部機(jī)架旁路氣流密封。

最終，回風(fēng)氣流返回后，解決方案專(zhuān)注于在氣流從機(jī)柜出來(lái)并進(jìn)入熱通道后被正確引導(dǎo)回風(fēng)。 在這個(gè)階段，旁路氣流問(wèn)題可能包括在機(jī)架下方，機(jī)架之間，行列頂部和圍繞通道末端纏繞的空氣。

機(jī)架下方的區(qū)域是從機(jī)架框架的底部和地板之間的間隙產(chǎn)生的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)機(jī)架具有將框架在地板上提升一英寸或兩英寸的腳或腳輪。 當(dāng)機(jī)架制造商的設(shè)計(jì)不允許零間隙機(jī)架間距或機(jī)架寬度略小于24“時(shí)，相鄰機(jī)架之間的開(kāi)放面積會(huì)導(dǎo)致，但是仍然使用24”間距，以便保持機(jī)架與地板對(duì)齊。 在機(jī)架和機(jī)架下間隙之間往往較窄，它們也很長(zhǎng)?？偟膩?lái)說(shuō)，這些間隙可以在可能發(fā)生旁路氣流的熱通道和冷通道之間增加多達(dá)幾平方英尺的開(kāi)放面積。

數(shù)據(jù)中心之間的安全擴(kuò)展，將有助于恢復(fù)熱通道/冷通道布局和熱或冷通道遏制的完整性。 控制機(jī)架周?chē)呐月窔饬髟跊](méi)有回流空氣冷卻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心中，熱空氣旁路流過(guò)機(jī)架頂部和排列末端的問(wèn)題非常普遍。本文中給出的的解決方案，其簡(jiǎn)單性和低成本是前所未有的。 雖然全通道遏制解決方案在新的數(shù)據(jù)中心中實(shí)現(xiàn)極高的功率密度，但由于兼容性和操作連續(xù)性問(wèn)題，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心進(jìn)行改造往往不實(shí)用。

解決方案由專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的盲板組合而成，旨在將排出的熱氣流轉(zhuǎn)向旁路氣流漏洞并轉(zhuǎn)向更安全的返回氣流通道。

為了防止氣流在回風(fēng)過(guò)程中重新進(jìn)入冷通道，鉸接部分盲板安裝于冷通道的盡頭。 這些可移動(dòng)盲板可以將IT設(shè)備屏蔽在行中的最后一個(gè)機(jī)架的上部，從而在熱回流空氣通過(guò)時(shí)吸入。

這些措施可能包括降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，關(guān)閉冷卻單元，修改冗余故障方案以及提高溫度設(shè)定值。在采取這些措施時(shí)，最終會(huì)達(dá)到一個(gè)要點(diǎn)，當(dāng)入口溫度開(kāi)始超過(guò)ASHRAE推薦水平或者所需的冗余水平丟失時(shí)。 在這一點(diǎn)達(dá)成之前，通常有很大的好處。

由于行動(dòng)比較簡(jiǎn)單，設(shè)備密集，費(fèi)用低，投資回收期往往有吸引力。 確保降低能耗最大化，同時(shí)保護(hù)IT設(shè)備的可靠性。

通過(guò)氣流管理實(shí)現(xiàn)更高效的冷卻：

數(shù)據(jù)中心的總電力負(fù)荷的40-50%是由冷卻設(shè)備產(chǎn)生的，這并不罕見(jiàn)。這大概與用于供應(yīng)IT設(shè)備本身的能量分?jǐn)?shù)大致相同。 冷卻設(shè)備的功耗主導(dǎo)著關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施能源使用，像UPS效率低，電纜損耗和照明方面的問(wèn)題。

數(shù)據(jù)中心PUE值

2、改善數(shù)據(jù)中心PUE方法

因此，希望改善其PUE的數(shù)據(jù)中心所有者在邏輯上應(yīng)首先尋找冷卻系統(tǒng)中減少浪費(fèi)的機(jī)會(huì)。降低機(jī)房散熱所消耗的電能，提高數(shù)據(jù)中心機(jī)房的電源使用效率，降低數(shù)據(jù)中心的PUE值，目前主要有以下幾種方法：

（1）方法一：在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中建設(shè)冷通道，并配置下送風(fēng)機(jī)房專(zhuān)用風(fēng)冷式精密空調(diào)。

（2）方法二：在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中建設(shè)熱通道，并配置下送風(fēng)機(jī)房專(zhuān)用風(fēng)冷式精密空調(diào)。

（3）方法三：在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中建設(shè)專(zhuān)用風(fēng)冷式精密空調(diào)冷風(fēng)和熱風(fēng)管道，對(duì)機(jī)柜進(jìn)行全密封強(qiáng)制散熱。

（4）方法四：在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中使用下送風(fēng)機(jī)房專(zhuān)用風(fēng)冷式精密空調(diào)和智能送風(fēng)機(jī)柜，將機(jī)房冷風(fēng)凈壓倉(cāng)的冷風(fēng)直接送入機(jī)柜

（5）方法五：在數(shù)據(jù)中心機(jī)房采用大型水冷式機(jī)房精密空調(diào)。

（6）方法六：在數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)專(zhuān)用大型水冷式機(jī)房精密空調(diào)和芯片冷卻管道，直接給IT設(shè)備芯片散熱。

（7）方法七：在數(shù)據(jù)中心機(jī)房采用機(jī)房風(fēng)冷式精密空調(diào) 大型新風(fēng)機(jī)1：1配置，合理利用自然新風(fēng)冷源。

3、從冷源方面分析

這幾種方法有各自的優(yōu)勢(shì)和不足，首先從冷源方面來(lái)分析，第1、2、3、4種方法均都是采用機(jī)房專(zhuān)用風(fēng)冷式精密空調(diào)作為冷源，第5、6種方法采用水冷式精密空調(diào)，第7種采用風(fēng)冷式精密空調(diào)或自然冷風(fēng)和水模。使用風(fēng)冷式精密空調(diào)的方法在節(jié)約電能主要依靠空調(diào)的制冷能效比，能效比一般在3~4之間，節(jié)能方面有限。使用水冷式精密空調(diào)，能效比最大能達(dá)到6，一般在4以上。使用自然風(fēng)的新風(fēng)節(jié)系統(tǒng)時(shí)，最大的能效比最大可達(dá)12.

4、從機(jī)房設(shè)備散熱效果來(lái)分析

接下來(lái)，從機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備散熱效果方面來(lái)分析，第1、2、5、7種方法都采用冷風(fēng)源被動(dòng)平均分布散熱，要求整個(gè)機(jī)房的發(fā)熱量布局要非常均衡，否則可能出現(xiàn)機(jī)房冷熱不均，單相機(jī)柜局部過(guò)熱的問(wèn)題。

第3種采用主動(dòng)大風(fēng)量強(qiáng)制散熱，每個(gè)機(jī)柜熱出風(fēng)管道都配有風(fēng)機(jī)，散熱效果好，容易出現(xiàn)過(guò)度制冷，風(fēng)機(jī)也需要消耗一定的電能。

第4種方法采用主要設(shè)備機(jī)柜進(jìn)風(fēng)口配置變速風(fēng)機(jī)，動(dòng)態(tài)給機(jī)柜提供冷風(fēng)，較好解決局部單個(gè)機(jī)柜過(guò)熱和機(jī)柜內(nèi)熱負(fù)荷突然增大的問(wèn)題，將機(jī)房?jī)?nèi)的溫度提高到空調(diào)的回風(fēng)溫度，但機(jī)柜的深度比普通機(jī)柜深度要大100mm，風(fēng)機(jī)需要消耗電能。

第6種方法采用精準(zhǔn)散熱，主芯片散熱效果好，但電源、硬盤(pán)等部件需要精準(zhǔn)散熱不容易實(shí)施，需要服務(wù)器產(chǎn)商支持。

5、從機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備散熱建設(shè)難易程度來(lái)分析

最后，從機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備散熱建設(shè)難易程度來(lái)分析，第1、2、4、7種方法基本上是比較接近，比傳統(tǒng)下送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)略微復(fù)雜一點(diǎn)，比較容易實(shí)施，成本相差也不是太大。

第3種方法，需要對(duì)機(jī)柜前后門(mén)進(jìn)行密封，實(shí)施起來(lái)比較困難，風(fēng)管建設(shè)比較多，對(duì)機(jī)房的整體布局有影響，需要非常細(xì)致的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，成本相對(duì)要高一些。

第5種方法，水冷空調(diào)的建設(shè)門(mén)檻較高，比較適用于大型的機(jī)房，空調(diào)設(shè)備比風(fēng)冷式精密空調(diào)要復(fù)雜，成本相對(duì)要高一些，運(yùn)行也需要專(zhuān)業(yè)維護(hù)人員。

第6種方法，空調(diào)部份和第5種方法一樣，但是分支制冷管道方面，會(huì)相對(duì)復(fù)雜很多，要非常了解服務(wù)器產(chǎn)商等設(shè)備的結(jié)構(gòu)，甚至于需要它們的支持，成本方面相對(duì)會(huì)高出一部分。

總結(jié)：

當(dāng)前市場(chǎng)上已經(jīng)有了一系列數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)和方案，但是，無(wú)論選擇哪一種技術(shù)和方案，希望大家不要盲目跟風(fēng)，要從企業(yè)實(shí)際情況出發(fā)，選擇一款適合自身企業(yè)數(shù)據(jù)中心特定業(yè)務(wù)需求的冷卻技術(shù)解決方案才是最有必要的。

注：本文提到的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)設(shè)備，如涉及技術(shù)上的錯(cuò)誤，歡迎大家給我評(píng)論指出哦，一起來(lái)交流！

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