? ? ?多年來這個(gè)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)機(jī)房和數(shù)據(jù)中心更常見的設(shè)計(jì)。至今仍在這么應(yīng)用。事實(shí)上，我還發(fā)現(xiàn)許多運(yùn)營人員進(jìn)入現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心看不到架空地板和CRAC機(jī)組的驚訝。

? ? ? 傳統(tǒng)機(jī)房氣流系統(tǒng)依賴于舒適性冷卻的一個(gè)原理：即通過輸送相對(duì)少量的空調(diào)調(diào)節(jié)的氣流，使這些冷氣流與房間中較大量的空氣混合以達(dá)到所需的溫度。當(dāng)信息技術(shù)設(shè)備（ITE）的功率密度較低時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)完全可以正常采用。盡管這樣的冷卻系統(tǒng)有著效率低、冷卻不均勻等等的缺點(diǎn)。但能滿足低功率密度的環(huán)境需求。

? ? ?就此，說架空活動(dòng)地板已經(jīng)過時(shí)有些夸張，因?yàn)楹芏喙救栽诮ㄔ觳捎眉芸盏匕遢斔蜌饬鞯臄?shù)據(jù)中心。然而，越來越多的現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心開始沒有架空地板，改進(jìn)的氣流輸送技術(shù)使得架空地板變得不再那么必要。

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足夠冷是多冷？

? ? ?“拿一件夾克?！蔽覀円C(jī)房?！?/p>

信息技術(shù)設(shè)備（ITE）電氣元件周邊的熱量必須移除，以免元件過熱。如果服務(wù)器變得太熱，控制板上的控制邏輯將會(huì)關(guān)閉服務(wù)器以避免對(duì)它造成損壞。

? ? ?ASHRAE技術(shù)委員會(huì)9.9（TC9.9）為信息技術(shù)設(shè)備（ITE）確定合適的運(yùn)行環(huán)境做了大量工作。我相信他們的那些出版物，特別是《數(shù)據(jù)處理設(shè)備的熱指南》已經(jīng)推動(dòng)將數(shù)據(jù)中心從傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的“儲(chǔ)肉柜”式轉(zhuǎn)向更合適的溫度。[原文作者備注：ASHRAE技術(shù)委員會(huì)TC9.9熱指南推薦數(shù)據(jù)處理設(shè)備入口氣流溫度在18-27°C之間，相對(duì)濕度（RH）在20-80%之間來滿足制造商已有的標(biāo)準(zhǔn)。UptimeInstitute則進(jìn)一步建議將上限降低到25°C，從而可以允許運(yùn)行中的一定的意外與變工況，或者補(bǔ)償溫度傳感器、控制系統(tǒng)固有的誤差。

? ? ?明白TC 9.9的熱指南是基于服務(wù)器入口溫度而不是服務(wù)器內(nèi)部溫度，不是室溫，當(dāng)然也不是服務(wù)器出風(fēng)溫度非常重要。另外理解推薦和允許的運(yùn)行環(huán)境概念也很重要。

? ? ?如果服務(wù)器一直太熱，但不至于熱到它自己關(guān)閉，它的壽命可能會(huì)減少。一般來說，這種減少的壽命是服務(wù)器經(jīng)歷的高溫和該高溫環(huán)境持續(xù)時(shí)間的函數(shù)。通過提出一個(gè)更寬泛的允許范圍，ASHRAE TC 9.9表明信息技術(shù)設(shè)備（ITE）每年可以有更多的時(shí)間運(yùn)行在較高的溫度下。

? ? ?鑒于技術(shù)更新每3年會(huì)發(fā)生一次，信息技術(shù)設(shè)備（ITE）運(yùn)行人員應(yīng)該考慮它們的壽命減少與運(yùn)行環(huán)境有著怎樣的相關(guān)性。答案可能取決于特定情況下的細(xì)節(jié)。在更新率為4年或更少的齊次計(jì)算環(huán)境下，增加溫度導(dǎo)致的失效率可能不足以去推動(dòng)改進(jìn)冷卻設(shè)計(jì)，特別是如果制造商在比較高的機(jī)房溫度下還會(huì)保修他們的信息技術(shù)設(shè)備（ITE）。而在期望設(shè)備具有較長壽命的混合計(jì)算環(huán)境下，溫度可能需要保證投入更多的關(guān)注。

? ? ?除了溫度，濕度和污染物也會(huì)影響信息技術(shù)設(shè)備（ITE）。當(dāng)信息技術(shù)設(shè)備（ITE）長期運(yùn)行在不能接受的環(huán)境中，特別容易被濕度和污染物影響導(dǎo)致不良結(jié)果。當(dāng)然，在極端情況下（比如有人把一桶水或泥土倒在電腦上），你們立馬就能看到后果。

? ? ?低濕度產(chǎn)生的問題涉及到靜電（ESD）。類似大多數(shù)人經(jīng)歷過的，在干燥（濕度較低）的環(huán)境下，ESD很容易產(chǎn)生。然而，數(shù)據(jù)中心低濕度的ESD影響已另外分析清楚。在“數(shù)據(jù)中心的濕度控制是必須的嗎？”（ASHRAE通訊，2010年3月），Mark Hydeman和David Swenson寫道，只要信息技術(shù)設(shè)備（ITE）有外機(jī)箱，ESD就不是一個(gè)真正的隱患。另一種情況下，去掉ITE的外機(jī)箱，即使嚴(yán)格的進(jìn)行濕度控制也不能保證不產(chǎn)生ESD。技術(shù)員去除外機(jī)箱后對(duì)內(nèi)部元件進(jìn)行操作時(shí)應(yīng)該佩戴防靜電腕帶。

? ? ?另一方面，高濕度確實(shí)對(duì)信息技術(shù)設(shè)備（ITE）構(gòu)成了現(xiàn)實(shí)隱患。雖然冷凝水絕不應(yīng)該出現(xiàn)，但在大多數(shù)數(shù)據(jù)中心它并不是一個(gè)重大隱患。主要的隱患來自濕的灰塵顆粒?；旧?，較高的濕度使得空氣中的灰塵更容易粘附在計(jì)算機(jī)中的電氣元件上。一旦灰塵粘附，就會(huì)阻礙散熱以及很可能對(duì)那些元件造成腐蝕。阻礙散熱的后果非常類似于高溫。

? ? ?還有一些與污染物有關(guān)的隱患。比如灰塵會(huì)覆蓋電子元件，阻礙散熱。其中有一類灰塵，稱為鋅晶須，是導(dǎo)電的。在電鍍鋅架空地板上非常容易產(chǎn)生鋅晶須。鋅晶須可以被空氣傳播并帶到計(jì)算機(jī)里。由于它們能夠?qū)щ?，可以在微小的?nèi)部元件中造成破壞性短路。UptimeInstitute在一篇題為“架空地板生成的鋅晶須正引起導(dǎo)電故障和設(shè)備宕機(jī)”的文獻(xiàn)中記載了這一現(xiàn)象。

? ? ?除了物理顆粒污染物所帶來的隱患外，還有與氣體污染物有關(guān)的隱患。某些污染性氣體對(duì)電子元器件有腐蝕性。

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冷卻過程

? ? ?冷卻過程可分解為如下步驟：

? ? ?1.服務(wù)器冷卻。從信息技術(shù)設(shè)備??

? ? （ITE）帶走熱量

? ? ?2.房間冷卻。從承載信息技術(shù)設(shè)備

? ?（ITE）的房間帶走熱量

? ? 3.散熱。熱量轉(zhuǎn)移至數(shù)據(jù)中心外部? ? ? 的散熱設(shè)備

? ? 4.冷卻制冷。通過散熱設(shè)備冷卻后

? ? 的流體返回至白空間，從而保持空

? ? 間合適的環(huán)境條件。

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服務(wù)器冷卻

? ? ?信息技術(shù)設(shè)備（ITE）的電子元件消耗電力轉(zhuǎn)化為熱量，這是牛頓物理定律：輸入的電能與產(chǎn)生的熱能能源守恒。當(dāng)我們說服務(wù)器用電，我們的意思就是指服務(wù)器的電子元件正有效的把能源狀態(tài)從電能態(tài)改變成熱能態(tài)。

? ? ? 服務(wù)器內(nèi)固體（電氣部件）熱量傳遞至流體（典型的是空氣）通常通過另一個(gè)固體（服務(wù)器內(nèi)的熱沉），信息技術(shù)設(shè)備（ITE）的風(fēng)扇吸入空氣經(jīng)由內(nèi)部元件從而驅(qū)動(dòng)傳熱。

? ? ?一些系統(tǒng)使用液體從信息技術(shù)設(shè)備（ITE）吸收并帶走熱，通常這種液體的載熱性能比空氣更高效。我曾經(jīng)見過三類這樣的系統(tǒng)：

? ? ?? 液體與熱沉接觸。液體流動(dòng)通過服務(wù)器與內(nèi)部的熱沉接觸，從而從信息技術(shù)設(shè)備（ITE）吸收熱量并轉(zhuǎn)移。

? ? ?? 浸沒冷卻。信息技術(shù)設(shè)備（ITE）元件浸沒在非導(dǎo)電液中。非導(dǎo)電液吸收熱量并從元件轉(zhuǎn)移。

? ? ?? 相變非導(dǎo)電流體。非導(dǎo)電液噴霧冷卻信息技術(shù)設(shè)備（ITE）的元件。液體相變成氣態(tài)將熱量帶至另一個(gè)熱交換器，熱交換器內(nèi)的氣態(tài)被換熱帶走熱量后相變變回液體。

? ? ?在這篇文章中，我將重點(diǎn)放在風(fēng)冷信息技術(shù)設(shè)備（ITE）的系統(tǒng)，因?yàn)檫@是迄今為止工業(yè)界更普遍采用的方法。

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房間冷卻

? ? ?傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)中，氣流從服務(wù)器吸收熱然后與房間的其他空氣混合，最終回到CRAC/CRAH機(jī)組。氣流通過空調(diào)盤管時(shí)進(jìn)行熱交換將熱量傳遞至CRAC/CRAH機(jī)組內(nèi)的流體。對(duì)于CRAC，流體是制冷劑。對(duì)于CRAH，流體是冷凍水。制冷劑或冷凍水帶走機(jī)房熱量。CRAC/CRAH出來的冷空氣通常溫度為55-60°F（13-15.5°C）。CRAC / CRAH送出氣流至架空地板下的靜壓箱，一般采用恒速風(fēng)機(jī)。許多制造商和設(shè)計(jì)師的標(biāo)準(zhǔn)CRAC/CRAH配置是基于回風(fēng)溫度來控制機(jī)組的冷卻運(yùn)行。

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設(shè)計(jì)布局與散熱方式

? ? ?雖然在沒人關(guān)注能效的低熱密度房間架空地板與自然冷卻效果良好，然而無法滿足熱密度和能效增長的需求，至少達(dá)不到過去那樣的效果。我曾在一個(gè)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心用溫度表測量溫度，在一個(gè)機(jī)架底部溫度測得大約是60°F（15.5°C），同一機(jī)架頂部溫度則接近80°F（26°C），另外還計(jì)算了一下PUE遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過2。

? ? ?人們開始去使用更佳實(shí)踐以及包括熱通道與冷通道，吊頂回風(fēng)靜壓箱，架空地板管理和服務(wù)器盲板在內(nèi)的技術(shù)來提高架空地板環(huán)境的冷卻性能。這些方法肯定有益，運(yùn)營者應(yīng)該進(jìn)行采用。

? ? ?大約在2005年，設(shè)計(jì)專家和運(yùn)行人員開始試驗(yàn)氣流通道封閉法。這個(gè)想法很簡單，使用物理屏障將服務(wù)器入口冷氣流與服務(wù)器排出的熱氣流分隔。冷送風(fēng)和熱排風(fēng)不再混合帶來了很多優(yōu)點(diǎn)，包括：

? ? ??更一致的入口氣流溫度

? ? ??可以提高供應(yīng)白色空間的氣流溫度，增加了能效提高的選項(xiàng)。

? ? ?返回至空調(diào)盤管的氣流溫度更高，通常使得空調(diào)運(yùn)行更有效率。

? ? ?房間可容納更高熱密度的設(shè)備。

? ? 理想情況下，在這樣一個(gè)物理屏障封閉了的環(huán)境，氣流以適合信息技術(shù)設(shè)備（ITE）運(yùn)行的溫度和濕度離開空氣處理設(shè)備后只通過信息技術(shù)設(shè)備（ITE）設(shè)備一次，然后就返回空氣處理設(shè)備再次冷卻。

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熱通道封閉Vs冷通道封閉

在冷通道封閉系統(tǒng)中，封閉來自空氣處理機(jī)組的冷氣流，同時(shí)服務(wù)器熱排氣允許自由返回至空氣處理機(jī)組。在熱通道封閉系統(tǒng)中，熱排氣被封閉并返回至空氣處理機(jī)組，通常通過吊頂回風(fēng)通道返回（見圖4）。

圖4.熱通道封閉