數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)中的關(guān)鍵因素。 這些因素如何在數(shù)據(jù)中心中結(jié)合在一起。 如何給客戶描述工廠冷卻系統(tǒng)的優(yōu)劣。 機(jī)房空調(diào)（CRAC）

什么是機(jī)房空調(diào)（CRAC）

計(jì)算機(jī)機(jī)房空調(diào)Computer Room Air Conditioner(CRAC)是用于從數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移出大量熱量，并將大量冷空氣送回?cái)?shù)據(jù)中心的大型空調(diào)設(shè)備。機(jī)房冷卻是通過將空氣吹過充滿制冷劑的冷卻盤管來(lái)完成的。一般來(lái)說，CRAC單元是獨(dú)立的，因此允許單個(gè)單元故障而不影響設(shè)施中的其他CRAC。獨(dú)立單元也使得容量很容易增加，但是，CRAC缺乏許多大型統(tǒng)一冷卻系統(tǒng)所具備的規(guī)模效率。所以，使用CRAC的數(shù)據(jù)中心的PUE通常更高。

機(jī)房空調(diào)的原理

CRAC由室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)組成，室內(nèi)機(jī)中的主要器件是電子膨脹閥、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、室內(nèi)風(fēng)機(jī)；室外機(jī)中的主要器件是冷凝器、室外風(fēng)機(jī)。蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑溫度較低，室內(nèi)風(fēng)機(jī)抽來(lái)的來(lái)自服務(wù)器高溫?zé)峥諝馀c蒸發(fā)器發(fā)生換熱，成為適合服務(wù)器入口的低溫空氣，吸熱后的制冷劑通過壓縮機(jī)的壓縮排到室外冷凝器，將吸收的熱量散到環(huán)境中去，散熱后的制冷劑回流到室內(nèi)機(jī)，經(jīng)過膨脹閥的節(jié)流作用，變成低溫的制冷劑，繼續(xù)吸收來(lái)自服務(wù)的熱風(fēng)，從而完成CRAC的制冷循環(huán)。在這個(gè)制冷過程中，通過給壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等部件提供電能，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器散熱量從室內(nèi)側(cè)搬移到室外側(cè)的目的，但是這部分的能量消耗使得CRAC數(shù)據(jù)中心有更高的PUE值。此外，為了提高制冷系統(tǒng)的可靠性，通常會(huì)配置N+1或N+2的冗余方案。

機(jī)房空調(diào)的其他考慮事項(xiàng)

然而，CRAC的制冷能力，有可能將空氣中的水蒸氣冷凝成水。因此，利用CRAC的數(shù)據(jù)中心必須在機(jī)組下安裝泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，以檢測(cè)從冷卻方法中釋放出來(lái)的任何液體。這一點(diǎn)經(jīng)常被忽視，這也是為什么濕度控制功能也應(yīng)該被考慮。

機(jī)房空氣處理器（CRAH）

什么是機(jī)房空氣處理器

機(jī)房空氣處理裝置Computer Room Air Handler(CRAH)與CRAC裝置的用途相同。然而，CRAH只使用風(fēng)扇和冷卻盤管。他們通常使用來(lái)自一個(gè)更大的統(tǒng)一冷卻系統(tǒng)的冷水循環(huán)系統(tǒng)，使用與CRAC相同的壓縮機(jī)和制冷劑系統(tǒng)，但具有更好的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，以更低的成本將熱量從數(shù)據(jù)中心樓層轉(zhuǎn)移到大樓外面。CRAH系統(tǒng)利用冷水，允許多種冷卻方法冷卻水循環(huán)。能量轉(zhuǎn)移不是直接在數(shù)據(jù)中心地板上完成的，這就是為什么CRAH被稱為間接系統(tǒng)。此外，CRAH的不同設(shè)計(jì)顯著影響了制冷范圍，比如，一種設(shè)計(jì)只能降低空氣溫度12度，而另一種設(shè)計(jì)可以降低空氣溫度23度。通常來(lái)說，室外溫度越高，就需要更強(qiáng)大的設(shè)備。

CRAH的其他考慮事項(xiàng)

CRAH系統(tǒng)通常不配置超冷設(shè)施，因此，它們有助于消除實(shí)際數(shù)據(jù)大廳中CRAC冷凝的一些問題。但CRAH需要更大的供配網(wǎng)絡(luò)，這可能意味著大型水管必須流經(jīng)數(shù)據(jù)中心。如果水管破裂或漏水，這會(huì)造成水溢出的風(fēng)險(xiǎn)。這是數(shù)據(jù)中心需要包含泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)重要原因。

機(jī)房冷卻結(jié)構(gòu)

在大型機(jī)房和數(shù)據(jù)中心的早期建設(shè)中，幾乎所有的機(jī)房都有加高樓層。地板下的升高空間是氣流分布的重要通道。冷卻設(shè)備將冷空氣送入地板下，將冷空氣均勻分布到設(shè)備間的機(jī)架上。此外，數(shù)據(jù)電纜和電源線也可以放置在升高的地板空間中。然而，近年來(lái)，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)中心鋪設(shè)平板地板，而將冷卻通道和電力電纜架空在機(jī)架上方。

架空地板

下圖顯示了一個(gè)升高的地板環(huán)境，CRAC/CRAH裝置連同電力和網(wǎng)絡(luò)直接集成在數(shù)據(jù)中心地板下面。因此，冷空氣通過放置在每個(gè)機(jī)柜或一排機(jī)柜前面的通風(fēng)地板，從地板下上升，來(lái)完成制冷。

然而，如果通風(fēng)地板太靠近冷卻裝置，這些通風(fēng)地板可能會(huì)產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，產(chǎn)生低壓吸附效應(yīng)，降低冷卻效果。此時(shí)由于靠近CRAC或CRAH單元，通風(fēng)地板上方的空氣速度增加了地板上方的壓力，并逆轉(zhuǎn)了氣口的空氣流動(dòng)。

在大多情況下，架空地板都不需要很大的深度。然而，安裝一個(gè)架空地板系統(tǒng)要用到成本非常高的硬地板。因此，數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)人員和構(gòu)建人員應(yīng)該仔細(xì)評(píng)估升高地板的使用環(huán)境。

平板地板

一些數(shù)據(jù)中心采用混凝土地板，冷卻系統(tǒng)架在數(shù)據(jù)中心上方，采用自上而下的制冷方式。一些少量的研究表明，在高密度環(huán)境中(每平方英尺超過250瓦)，平板地板比架空地板能給機(jī)柜帶來(lái)更多的冷卻效果。

平板式地板設(shè)計(jì)可以用于所有類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)施和服務(wù)器房間。目前來(lái)看，更適合使用的硬地板的情況包括：

超大型數(shù)據(jù)中心：具有高密度，大功率的特點(diǎn)。 高密度數(shù)據(jù)中心：可以使用新的新風(fēng)系統(tǒng)和熱通道控制策略。 在緊湊的空間中：地板不能升高，很難達(dá)到所需的功率密度。

冷熱通道封閉

盡管存在架空地板與平板地板的爭(zhēng)論，但毫無(wú)疑問，將冷卻傳遞到服務(wù)器機(jī)柜的好有效方式是通過某種形式的熱或冷通道容器。機(jī)房的封閉冷卻系統(tǒng)為CRAC或者CRAH單元構(gòu)建了預(yù)定通道，在服務(wù)器處精準(zhǔn)制冷，不引入外部環(huán)境的熱量。

冷熱通道封閉的制冷系統(tǒng)

封閉的冷熱通道顯著地降低了PUE，因?yàn)闆]有既不冷卻也不加熱的無(wú)效空間，因此，數(shù)據(jù)中心無(wú)需控制額外的環(huán)境溫度，只需要精準(zhǔn)控制機(jī)架溫度即可。從本質(zhì)上來(lái)說，我們需要制冷的空氣變少了，制冷工作量也就會(huì)大大減少，從而提供更低的PUE。這樣的系統(tǒng)，在優(yōu)化之后，能使設(shè)施提供更高的功率密度。

結(jié)構(gòu)總結(jié)

大多數(shù)研究表明，在兩種設(shè)計(jì)之間沒有真正可證明的低成本或節(jié)能；然而，在實(shí)際使用過程中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一種設(shè)計(jì)比另一種要好得多。這可能是由于不同的設(shè)施管理者在不同的環(huán)境中經(jīng)歷了不同的優(yōu)化設(shè)計(jì)。事實(shí)上，沒有研究確切地表明任何一種設(shè)計(jì)都優(yōu)于另一種。