較高的能源成本和激增的數據中心能耗已迫使數據中心專家開始重新思考其數據中心製冷的策略。如EYPMissionCritical公司的BruceMyatt所言，“冷熱氣流的隔離是當今新建和改建數據中心可以采用的最具前景的節能增效措施之一”。除了能效方麵的優勢外，氣流遏製係統可以使眾多IT設備進風口溫度保持一致，從而消除在未采用氣流遏製係統的傳統數據中心架構中經常出現的局部熱點。

　　一、氣流遏製係統介紹

91探花视频在线观看首先了解一下常用的冷熱通道氣流遏製係統。值得注意的是部署通道氣流遏製係統首先要求機櫃行采用冷/熱通道布局。圖1所示的是冷通道氣流遏製係統，高架地板下送風方式和房間級製冷的數據中心氣流管理的基本原理。在該數據中心中，可以通過封閉冷通道的頂部和兩端來部署冷通道氣流遏製係統。這樣做對於已有的數據中心改造是非常方便的。

圖2所示為熱通道氣流遏製係統，該氣流遏製係統將熱通道密閉，以捕獲IT設備排出的廢熱，數據中心機房內的其餘空間就形成一個巨大的充滿冷空氣的“冷池”。通過封閉熱通道，數據中心內的冷、熱氣流得以分離。需要注意的是封閉熱通道有兩種基本方法——行級製冷的熱通道氣流遏製係統和垂直風管式熱通道氣流遏製係統。

圖3所示為采用行級製冷的熱通道氣流遏製係統舉例，是以獨立的IT區域來運行的。本氣流遏製解決方案既適用於已部署行級製冷裝置的數據中心，也可用於已部署周邊製冷裝置的數據中心。對於已部署行級製冷裝置的數據中心，隻需在通道上添加頂棚麵板，就能實現氣流遏製。對於已部署周邊製冷裝置的數據中心，該氣流遏製解決方案需要在機櫃間添加製冷裝置。該氣流遏製方法應用於在低密度數據中心添加高密度機櫃，並且所有機櫃都采用某種形式的熱通道部署時。

另一方麵，熱通道氣流遏製係統可以通過風管連接房間級機房空氣處理裝置或者將整個熱通道圍成通向大型房間級空調單元的煙囪狀風道，如圖4所示。選用垂直風管熱通道氣流遏製的一個主要的優點就是可以使用現有的節能冷卻模式。這種熱通道封閉設計方案適用於大型專用數據中心設施，因為存在風側節能冷卻模式效率上的優勢。但這類係統需要構建大型的氣流空間和/或定製的建築結構來有效地處理大量的空氣。因此，這種熱通道氣流遏製係統的變體設計非常適用於新建或者大型的數據中心。值得注意的是，上麵提到的熱通道遏製係統方案也同樣適用於冷通道氣流遏製係統。但是本文將會在下文論證熱通道氣流遏製係統的節能效果遠遠好於冷通道氣流遏製係統。

以上方法需要封閉整個通道。然而，當存在分散的高密度機櫃時，使用垂直風管封閉單個機櫃更合理。這種方法就是將一根垂直風管安裝到機櫃後頂部，來封閉熱風並將其輸送至吊頂，如圖5所示。

　　二、氣流遏製係統的益處

1.能夠節能和增加製冷容量：製冷係統可以設置為更高的送風溫度而仍然可滿足負載的安全運行。未采用氣流遏製係統的房間級製冷係統所設置的送風溫度則要比IT設備所要求的溫度低得多（約為13°C），以防止局部熱點的產生。產生局部熱點的原因是在冷風離開製冷設備到達IT機櫃前的過程中，熱量被帶入冷風引起溫升。采用氣流遏製係統能夠提高冷風的送風溫度，以及達到提高製冷裝置回風溫度的目的。較高的回風溫度有助於提升冷卻盤管的熱交換效率，從而提高製冷容量和整體的能效。這種影響對於幾乎所有的空調設備都是存在的。某些設備會存在最高回風溫度的限製，但是總體來說，所有的製冷係統在較高的回風溫度時都會具有更高的製冷能力。

2.消除局部熱點：氣流遏製係統能阻止冷風在離開製冷設備到達IT機櫃前的過程中與廢熱的混合。這意味著在製冷裝置一側的送風溫度等於IT設備進風口溫度，即統一的IT設備進風口溫度。當沒有冷、熱氣流混合，可以在不產生局部熱點的前提下提高送風溫度，從而延長節能冷卻模式的運行時間。

3.延長節能冷卻模式運行時間：當室外溫度低於室內溫度時，就可以不通過製冷係統的壓縮機工作來向室外排熱。通過提高製冷係統的工作溫度區間設定點可以大幅的延長製冷係統中停用壓縮機的時間，達到節能的目的。

4.降低加濕/除濕成本：通過消除冷、熱氣流的混合，設定較高的製冷係統送風溫度，可以使製冷係統在高於露點溫度的工況下運行。當送風溫度高於露點溫度，空氣中的含濕量就不會降低。如果含濕量不降低，那麽就不需要加濕，這樣就節約了電能和水。

5.更好的物理基礎設施整體使用率，適度規劃帶來的設備高效率運行：與適度選型的設備相比，越過度選型的設備，具有的固定損耗越大。然而，由於高架地板下送風路徑中的阻力和靜壓要求需要消耗額外的風機功率，所以無法避免對傳統製冷係統的過度規劃。

三、冷熱氣流遏製係統對溫度的影響

那麽，冷熱通道氣流遏製係統對作業環境的影響又如何呢？采用冷通道氣流遏製係統時，熱通道內的溫度過高也會導致作業環境溫度同樣過高，對長期在數據中心機房內作業的IT人員會產生不良的影響。而采用熱通道氣流遏製係統，高溫隻存在於封閉的熱通道之內，而不會影響到在機房內長時間作業的人員。

值得注意的是在IT人員需要進入熱通道進行作業時，還可以在作業之前打開門使冷風中和掉熱通道的高溫（在機櫃後部）。即使保持熱通道關閉，仍然符合作業環境的法規，兩點原因如下：1）人員並不是在高溫環境（熱通道）內進行長期作業，采用冷通道氣流遏製係統則不然，而且2）絕大部分的作業都發生在IT機櫃的前部。熱通道氣流遏製係統允許較高的熱通道溫度而不影響到機房內的其它空間是熱通道氣流遏製係統和冷通道氣流遏製係統之間最關鍵的區別，因為這樣可以使機房空氣處理裝置更高效的運行。

與人員的舒適性同等重要的還有IT設備的穩定運行。2011年發布的ASHRAE標準TC9.9建議服務器進風溫度區間為18-27°C.采用冷通道氣流遏製係統，房間的其它空間（作業環境）會相對較熱，遠超過27°C，當采用高密度IT設備時，將會超過38°C.因此，任何進入數據中心的人在步入這種高溫環境時都會產生不適，在這種環境下連基本的巡視都很不現實。采用冷通道氣流遏製係統，需要調整人員的預期是他們明白這種較高的溫度是“正常的”，而不是係統即將宕機的表現。這種觀念上的變化也會因為技術人員不情願進入數據中心在高溫環境下作業而受到質疑。

不僅如此，在使數據中心運行在較高的溫度時，必須為非成行排列的IT設備（例如磁帶庫和大型主機）采取特殊的措施。采用冷通道氣流遏製係統時，房間作為一個充滿熱空氣的“熱池”，這些設備將需要通過定製的風管從密閉的冷通道獲得冷風。在熱環境中部署打孔地板雖然可以有助於冷卻這種設備，但是破壞了使用氣流遏製係統來減少冷、熱氣流混合的初衷。此外，機房內的電源插排、照明、消防和其它係統將需要重新對溫升後的可行性進行評估。

四、冷熱氣流遏製係統對能效的影響

在不考慮氣流遏製係統冷、熱氣流泄漏的情況下，91探花视频在线观看通過理論性分析對某城市來比較冷通道氣流遏製係統和熱通道氣流遏製係統各自在最佳狀態下的性能。而通常高架地板泄露比例約為25%-50%，氣流遏製係統的泄露約為3%-10%.節能冷卻模式的運行時間（以小時計）和PUE是通過對節能冷卻模式時長進行建模和對數據中心PUE進行建模估算得到的。對冷通道氣流遏製係統和熱通道氣流遏製係統都比較了以下三種溫度情況：

1.IT進風溫度維持恒定的27°C–ASHARE推薦的進風溫度最大值

2.未封閉的開放作業區域溫度維持恒定的27°C–ASHARE推薦的進風溫度最大值

3.未封閉的開放作業區域保持恒定的24°C–標準的室內設計溫度

情況#1結果：

在這種情況下，冷通道氣流遏製係統在最佳狀態運行時可以獲得6，218小時的節能冷卻模式運行時間，PUE約為1.65.在忽略人員健康與舒適性以及獨立IT設備安全性的情況下，冷通道氣流遏製係統和熱通道氣流遏製係統的效率是相當的。但是在這種狀態下的作業環境幹球溫度達到不現實的41°C，相對濕度21%.這相當於濕球黑球溫度（WBGT）為28°C，幾乎達到OSHA所允許的濕球黑球溫度WBGT的最大上限30°C.這對IT人員的作業環境和獨立IT設備來說是不現實的。實際上，這種高溫會加劇冷空氣的泄露。

情況#2結果：

在這種情況下，作業環境溫度保持在27°C，會導致冷通道氣流遏製係統的年度節能冷卻時間降低為2，075小時，PUE與情況#1相比變差，升高了13%.相應的IT進風溫度變為13°C.采用熱通道氣流遏製係統的結果在情況#2下與情況#1的相同，因為兩者的進風溫度相同。情況#2中的冷通道氣流遏製係統和熱通道氣流遏製係統都可以保證一個可以接受的IT設備進風溫度在ASHRAE推薦的範圍之內，但是作業環境溫度與人員舒適性的要求還有一定差距。熱通道氣流遏製係統係統可以提供4，143小時的年度節能冷卻運行時間，以及PUE優於采用冷通道氣流遏製係統時11%.

情況#3結果：

當作業環境溫度限製在24°C時，可滿足人員舒適性的要求。這個溫度會導致冷通道氣流遏製係統的年度節能冷卻時間降低為0，PUE與情況#2相比變差，升高了6%.相應的IT進風溫度變為10°C.這時，熱通道氣流遏製係統的節能冷卻模式的運行時長降低至5，319小時，PUE為1.69.情況#3中的冷通道氣流遏製係統和熱通道氣流遏製係統都可以保證一個可以接受的作業環境溫度和IT設備進風溫度在ASHRAE推薦的範圍之內。與采用冷通道氣流遏製係統相比，熱通道氣流遏製係統係統可以提供5，319小時的年度節能冷卻運行時間，以及PUE優於采用冷通道氣流遏製係統時15%.

從此分析中可以清楚地看到，在實際作業環境溫度限製和氣候條件下，熱通道氣流遏製係統提供比冷通道氣流遏製係統更長的節能冷卻時間和更低的PUE.不管采用何種製冷架構和排熱方式（無論房間級還是行級，冷凍水還是直膨式），最終結果都是如此。

　　五、結論

防止冷、熱氣流混合是所有高效數據中心製冷策略的關鍵所在。與傳統製冷方式相比，熱通道氣流遏製係統和冷通道氣流遏製係統都有助於提升功率密度和能效。熱通道氣流遏製係統是一種比冷通道氣流遏製係統更高效的方式，因為其允許更高的作業環境溫度，提高冷凍水供回水溫度區間設定，從而延長節能冷卻模式的運行時長，最終帶來巨大的電力成本節約。將製冷溫度設定點提高的同時，也保證舒適的作業環境溫度（即未進行封閉的區域的溫度）。

編輯：Harris

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