如何通過(guò)控制氣流最大化數(shù)據(jù)中心冷卻效率？

　　盡管液體冷卻已成為一種趨勢(shì)，但空氣冷卻仍然是大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的主要冷卻方法。要使空氣冷卻有效，有兩個(gè)目標(biāo)：最大限度地增加IT設(shè)備的空氣輸送量，并使從IT排出的熱空氣與進(jìn)入的冷空氣分開(kāi)。

　　有多種冷卻類型來(lái)分離熱空氣和冷空氣，但并非每個(gè)數(shù)據(jù)中心都采用相同的方法。管理員必須了解不同類型的空氣冷卻方法以及控制回風(fēng)以最大程度地提高冷卻效率的重要性。

　　空氣分離的好處

　　分離不同溫度的空氣可完成兩項(xiàng)任務(wù)：

　　● 它使到達(dá)ITE的數(shù)量最大化。

　　● 它通過(guò)機(jī)械冷卻最大程度地提高空調(diào)的性能，并在使用外部空氣時(shí)最大程度地延長(zhǎng)免費(fèi)冷卻時(shí)間。

　　空氣混合類型

　　空氣在通過(guò)設(shè)備機(jī)架中設(shè)備之間的開(kāi)口時(shí)，或在機(jī)柜排的頂部和末端周圍循環(huán)時(shí)會(huì)混合。這些方法分為旁路空氣和再循環(huán)空氣。

　　有了旁通空氣，冷卻空氣就會(huì)繞過(guò)ITE，而不是穿過(guò)它。冷空氣與排出的熱空氣混合，從而降低返回空調(diào)的空氣溫度，并降低冷卻能力。

　　在循環(huán)空氣中，ITE排出的熱空氣會(huì)返回到前端并與冷卻的供應(yīng)空氣混合。這會(huì)升高進(jìn)入ITE的空氣溫度，降低冷卻效率并縮短ITE的使用壽命。

　　分離冷熱空氣

　　通過(guò)冷熱通道設(shè)計(jì)，機(jī)柜面對(duì)面和背對(duì)背布置。卡入式填充面板覆蓋機(jī)架和機(jī)柜中ITE設(shè)備之間的開(kāi)放空間以填補(bǔ)縫隙。然而，使用這種方法，空氣仍然會(huì)從機(jī)柜頂部和排尾處泄漏。

　　過(guò)道封閉形式

　　通道遏制系統(tǒng)使用屏障將兩種空氣溫度隔開(kāi)。這包括熱通道、冷通道、完全遏制系統(tǒng)和部分遏制系統(tǒng)：

　　熱通道封閉：封閉ITE排出的空氣，使房間的其余部分保持送風(fēng)溫度。這種方法在新建筑中通常是最容易實(shí)施的，而且節(jié)能。這種方法確實(shí)會(huì)為房間的其余部分使用一些冷卻空氣。

　　冷通道封閉：封閉ITE送風(fēng)，使房間其余部分保持熱通道溫度。如果空氣平衡得到控制，這可以最大限度地利用冷空氣。除非已經(jīng)有回風(fēng)室天花板，否則在現(xiàn)有房間中改造冷通道更容易。

　　全封閉：封閉通道兩端均設(shè)有門(mén)，柜頂與天花板之間設(shè)有實(shí)心面板。柜底的填充物可防止空氣在下方流動(dòng)。

　　部分封閉：使用塑料條封閉代替門(mén)和面板。它們可能只位于過(guò)道末端，而不是機(jī)柜上方。在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心，部分封閉通常比完全封閉更有效、更便宜且更容易實(shí)施。

　　所有形式都可改善空氣控制和能源效率。主要注意事項(xiàng)是防火。全封閉要求每個(gè)過(guò)道都有排氣頭。現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心可能在備用過(guò)道有排氣頭。部分封閉可避免在工作ITE周圍重新鋪設(shè)管道。所有門(mén)和面板都應(yīng)按照國(guó)家消防協(xié)會(huì)75標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防火。

　　數(shù)據(jù)中心的三種冷卻方法取決于架構(gòu)：架空地板、高架冷卻和緊密耦合冷卻。

　　架空地板

　　架空地板上布滿了孔洞——?dú)饬髅姘迳系目锥?，以及電纜和管道通道上的孔洞。帶有整體或附加葉片的氣流面板可用于控制空氣量并將空氣引導(dǎo)至正確的機(jī)柜，通常比傳統(tǒng)地磚更有效。高流量地磚很有用，但不要使用太多。輸送到ITE的空氣不能多于地板下的空氣。

　　這些地板按照制造商的空氣靜壓室地板標(biāo)準(zhǔn)輸送空氣。它們會(huì)漏氣，而且當(dāng)人們?cè)谏厦嫘凶咭约肮芾韱T移除和更換面板時(shí)，漏氣會(huì)更多。為了限制泄漏，每隔幾年請(qǐng)專業(yè)人員清潔地板下空間，并在清潔過(guò)程中重新找平瓷磚。

　　每次拆除的瓷磚不得超過(guò)兩塊，以免破壞地板的穩(wěn)定性，并且拆除的瓷磚數(shù)量要盡可能少，以保持整個(gè)地板的最大氣流。將瓷磚完全按照拆除時(shí)的樣子放回原處，以保持密封。

　　房間周邊和大型設(shè)備(如空調(diào)和不間斷電源)周圍會(huì)發(fā)生嚴(yán)重泄漏。用閉孔泡沫密封所有邊緣。此外，用防火材料密封管道通道。地板電纜開(kāi)口也是泄漏點(diǎn)。新舊電纜均可使用墊圈或刷式密封件。不要使用玻璃纖維、礦棉或任何其他可能剝落并進(jìn)入空氣和設(shè)備的產(chǎn)品。

　　頂部冷卻

　　許多較新的數(shù)據(jù)中心，無(wú)論是否設(shè)有架空地板，都使用架空冷卻。管道系統(tǒng)將空氣從傳統(tǒng)的周邊空調(diào)輸送到冷通道，或?qū)⒖諝鈴陌惭b在通道中、機(jī)柜頂部或機(jī)柜正上方的單個(gè)冷卻裝置中分配出來(lái)。這種方法的工作原理是密度較大的冷空氣下落，取代較暖的空氣并將其向上推。

　　如果管理人員選擇并提供擴(kuò)散器以最大限度地提高空氣輸送量，管道系統(tǒng)可以在整個(gè)過(guò)道內(nèi)提供相當(dāng)均勻的溫度。空調(diào)風(fēng)扇還必須能夠抵抗管道靜壓。節(jié)能且已成為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的電子換向風(fēng)扇可能無(wú)法通過(guò)長(zhǎng)管道供應(yīng)足夠的空氣。

　　直接頂置冷卻需要特殊的制冷劑管道，提供顯熱冷卻，沒(méi)有濕度控制。它通常用于機(jī)柜的高密度點(diǎn)冷卻。

　　緊密耦合冷卻

　　采用這種方法，冷卻裝置將空氣輸送到盡可能靠近ITE進(jìn)氣口的位置，并將熱廢氣從附近的機(jī)柜中拉回自身，然后才能離開(kāi)熱通道。通常的形式是行內(nèi)冷卻器，盡管直接架空裝置也被歸類為緊密耦合。

　　控制回風(fēng)的重要性

　　計(jì)算機(jī)房空調(diào)(CRAC)根據(jù)回風(fēng)溫度控制送風(fēng)量和送風(fēng)溫度。旁通空氣可降低回風(fēng)溫度，因此CRAC控制器測(cè)量到需要的冷卻量較少。ITE入口溫度隨后上升，回風(fēng)溫度也隨之升高，因此CRAC裝置現(xiàn)在提供更多冷風(fēng)，直到回風(fēng)溫度回落并重復(fù)此循環(huán)。這稱為短循環(huán)，會(huì)導(dǎo)致冷卻效果不佳、濕度控制不佳和設(shè)備磨損加快。

　　控制良好的回風(fēng)的一個(gè)好處是其熱力學(xué)特性，這讓大多數(shù)IT專家感到驚訝。當(dāng)更熱的空氣返回到線圈時(shí)，空調(diào)可以提供更多的冷卻。以下是兩個(gè)示例，使用同一臺(tái)空調(diào)，冷卻能力提高了65%：

　　回風(fēng)溫度為75華氏度(23.9攝氏度)時(shí)，空調(diào)的額定制冷量為20噸(t)或75千瓦(kW)。

　　回風(fēng)溫度為95華氏度(35攝氏度)時(shí)，空調(diào)的額定制冷量為33噸或114千瓦。

　　提高回風(fēng)溫度需要提高ITE入口溫度，這樣也能節(jié)省冷卻能源。

　　傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行溫度為55華氏度(12.8攝氏度)。通過(guò)ITE的溫升(稱為deltaT、DT或ΔT)為20華氏度(11.1攝氏度)是標(biāo)準(zhǔn)值，這使得排放溫度為75華氏度(23.9攝氏度)。

　　將入口溫度升高到75華氏度(23.9攝氏度)，出口溫度應(yīng)升高到95華氏度(35攝氏度)。

　　ASHRAE建議的ITE入口溫度范圍最高為80.6華氏度(27攝氏度)。因此，75華氏度(23.9攝氏度)完全符合參數(shù)要求。即使過(guò)道內(nèi)的溫度存在差異，機(jī)柜溫度也不會(huì)超過(guò)最大值?？照{(diào)現(xiàn)在具有更高的制冷能力，從而節(jié)省了能源。

　　來(lái)源：千家網(wǎng)