数据中心机房的高效制冷

高效制冷的急迫性是对于大多数数据中心机房而言的.电力容量是一定的，制冷消耗多了，IT设备所能够使用的电力自然就减少了。根据统计，制冷己占数据中心机房能耗的45%左右，严重影响了数据中心机房的效率。

由于制冷不能够散热需求，很多用户所采取的方法，就是降低机柜内部的数量，在很多情况下，一个42U的机柜，经常只放置了一台刀片服务器。依靠减少机柜内部IT设备的数量来缓解供电和制冷的压力，这种方法得不偿失，会降低机房空间的利用率。

数据机房高效制冷，不仅是节能减排的需要，对于数据机房稳定运行同样重要.很多数据机房不同程度的存在超量制冷，这并不能够从根本上杜绝局部热点。制冷设计不合理，施工不专业，都会影响数据中心的效率。

1、制冷效率偏低原因分析

制冷是非常系统化的过程，即便都采用高效风机，但其效果还是有差异。“我们可以列举很多原因，方方面面都会对数据机房制冷产生一定的影响，仅仅重视机房空调机组性能是不够的”。数据机房的设计单位，在涉及制冷部分，会与机房专用空调厂家进行沟通。经验不同，在设计方案的合理性上就会存在差异。

机房专用空调厂家并不是仅仅提供简单的产品，而是要承担后续的配套环节，从施工到产品质量把关、认识不足和设计缺欠是导致数据机房制冷低效的主要原因，对制冷方案进行改进，有些几乎无需花费成本既可解决，比如为机架加装隔板，就可以防止气流紊乱。机架设计对制冷效率的影响也很大，因为它对气流的作用很关健，维护也会产生重大影响，比如日常维护及卫生清洁。。

2、高效制冷之道

2.1按需制冷

“按需制冷”就是对需要冷空气的IT设备提供适量的冷却空气，不需要的尽量减少空调冷量损失。在使用空调设备本身制冷方式，而室外散热方式又无明显改观的情况下，加强空调室内气流组织管理，实现按需冷却是提高制冷效率途径之一。

气流组织，室内机和外机的匹配，外界环境条件充分利用，加强冷热通道隔离、增加挡板、架设可调风量、通风地板以及采用EC风机等，都对数据机房制冷效率具有很大的影响。

在方案的选择上，冷冻水方案，比风冷/水冷的直接膨胀式更有效率，在可能的情况下，应该尽量采用冷冻水方案。

2.2水平送风

数据机房采用水平送风空调配合冷通道封闭组件能够缩短空调送回风距离，减少空气短路，有利于提高空调制冷效率，关于制冷设备，室内的设计保证制冷设备与热点之间的最大温差，但是同时确保这两点之间的最短距离，这是减少风机耗机耗电的有效方法，同时这样能够根据IT运行状况驻点调节制冷容量。

随着刀片式服务器被广泛采用，大量热量都被聚集到一个区域，需要采用气流封闭措施使温差最大化，水平送风是非常好的选择，如图2。其余的设备可与使用普通的CRAC机组，并注意避免发生压力过高或者完全无压的状况。

采用刀片服务器容易使服务器产生局部热点，刀片服务器用电巨大，导致所产生热量也大，在这种情况下，为普通服务器机柜所设计的风空调冷却环境中，使用刀片必然会带来热点，但空调环境经过精心设计，使用刀片服务器并不会热、引起热点。刀片服务器是目前的发展应用方向之一，由此必须面对电源，制冷方面所带来的新的挑战。

2.3封闭冷通道

水平送风可能已经不是准确的用语，因为水平送风和冷或热通道封闭，是每个用户关注的另外一个话题，水平送风贴近热源的确带来很多好处，可以减少室气压力，风机耗电等问题的困扰。水平送风和冷或热通道封闭，在机房中心指定位置，按照实际热量精确调节制冷容量。甚至可以将虚拟服务器从一个机架转移到另一个机架，以便充分利用部分行间制冷装置，然后将其它装置的耗电减少到接近零点，它能够有效保证数据机房中心的效率。

对于数据中心机房IT设备而言，要带走设备所产生热量，与两个因素有关风量、以及风的温度。某个机柜、机架所需要的风量，与该机柜的功耗。空气的比热容、空气密度以及机柜出风口与进风口的温度差有关，其中，机柜的功耗、空气的比热容、空气密度在房内基本上是不变的，因此，所需要的风量就只与机房出风口与进风口的温度差有关。对IBM服务器而言，所要求的进出风温度差为11度。

在保证了风量的同时，保证进风温度，满足机架设备散热的需求。在实际的工作中，进风温度可以满足需求，但仍然产生了过热现象，就是受制于冷风气流的影响。与冷水相比，冷风气流难以被约束。冷风气流的对流、短路，以及与热回风气流的混合，均会造成散热偏离设计值，产生局部热点，影响数据中心的稳定运行。与此同时，对流、短路所造成浪费，也会将降低空调机的工作效率，浪费电能。

采用冷热通道交替，通过高架地板形成冷风净压箱的方式，采用下送冷风，上回热风的方式，其效果大大改善。但是需要注意的问题是，由于流速的问题，有事会导致部分出风口风压不足，影响散热的效果。在实际工作中，部分出风口会采用辅助送风单元，增加出风量。

此外，采用下送风、上回风的方式，需要注意在机柜上部，冷风与热回风注意会混合，影响机柜上1/3部分设备的效果。为了消除气流混合，应该对冷通道或者热通道进行封闭，

组织气流混合。这种下送风、上回风的气流控制方式，是目前普遍采用的方案。如图3。

3、结束语

采用风冷、水冷还是冷冻水方案，需要根据实际情况进行判定。但是一点可以肯定，水和风并不是数据机房中心制冷的焦点。除了液冷方式之外，IT设备运行所产生的热量，还是需要通过冷空气带走的，这才是重点。