發(fā)熱是運(yùn)行任何電氣設(shè)備（包括數(shù)據(jù)中心設(shè)備）的正常副作用。然而，在數(shù)據(jù)中心，過多的熱量積聚會(huì)損壞您的服務(wù)器。如果溫度過高，服務(wù)器可能會(huì)關(guān)閉，并且經(jīng)常在高于可接受的溫度下運(yùn)行會(huì)縮短設(shè)備的使用壽命。

一個(gè)相關(guān)的問題是高濕度。如果濕度過低，可能會(huì)導(dǎo)致靜電放電，即兩個(gè)物體之間的電流突然流動(dòng)，可能會(huì)損壞設(shè)備。如果濕度水平上升太高，可能會(huì)導(dǎo)致冷凝和設(shè)備腐蝕?；覊m等污染物也更容易聚集在高濕度的設(shè)備上，從而減少熱傳遞。為幫助防止這些問題，請(qǐng)將您的數(shù)據(jù)中心保持在正確的溫度下，這可以通過使用冷卻系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)中心冷卻標(biāo)準(zhǔn)

美國(guó)供暖、制冷和空調(diào)工程師協(xié)會(huì) (ASHRAE) 發(fā)布了數(shù)據(jù)中心可靠運(yùn)行溫度的指南。對(duì)大多數(shù)信息技術(shù) (IT) 設(shè)備類別的最新建議是 溫度在 18 到 27 攝氏度 (°C) 或 64 到 81 華氏度 (°F) 之間，露點(diǎn) (DP) 為 -9?C DP到 15?C DP 和 60% 的相對(duì)濕度 (RH)。這些建議適用于 ASHRAE 類別 A1 至 A4 的設(shè)備。

ASHRAE 還為其各類設(shè)備提供具體建議。這些建議適用于設(shè)備通電并適用于 IT 設(shè)備，而不是電源設(shè)備。

• 對(duì)于 A1 級(jí)，推薦溫度為 15 至 32?C。推薦的露點(diǎn)和相對(duì)濕度范圍為 -12?C DP 和 8% RH 至 17?C DP 和 80% RH。
• 對(duì)于 A2 級(jí)，推薦溫度為 10 至 35?C。推薦的露點(diǎn)和相對(duì)濕度范圍為 -12?C DP 和 8% RH 至 21?C DP 和 80% RH。
• 對(duì)于 A3 級(jí)，推薦溫度為 5 至 40?C。推薦的露點(diǎn)和相對(duì)濕度范圍為 -12?C DP 和 8% RH 至 24?C DP 和 85% RH。
• 對(duì)于 A4 級(jí)，推薦溫度為 5 至 45?C。推薦的露點(diǎn)和相對(duì)濕度范圍為 -12?C DP 和 8% RH 至 24?C DP 和 90% RH。
• 對(duì)于 B 級(jí)，推薦溫度為 5 至 35?C。推薦的露點(diǎn)和相對(duì)濕度范圍為 8% RH 至 28?C DP 和 80% RH。
• 對(duì)于 C 級(jí)，推薦溫度為 5 至 40°C。推薦的露點(diǎn)和相對(duì)濕度范圍為 8% RH 至 28?C DP 和 80% RH。

在其先前版本的指南中，ASHRAE 建議使用更窄的溫度范圍。這些建議主要考慮的是可靠性和正常運(yùn)行時(shí)間，而不是能源成本。隨著數(shù)據(jù)中心開始更多地關(guān)注節(jié)能技術(shù)，ASHRAE 發(fā)布了允許更寬溫度范圍的課程。

一些較舊的設(shè)備可能設(shè)計(jì)為較舊版本的 ASHRAE 標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)數(shù)據(jù)中心混合使用較舊和較新的設(shè)備時(shí)，確定使用哪些建議可能更具挑戰(zhàn)性。如果您有多種設(shè)備，則需要確定適用于您設(shè)施中所有設(shè)備的溫度和濕度范圍。

計(jì)算數(shù)據(jù)中心的總冷卻要求

確定理想溫度范圍后，您需要確定系統(tǒng)的熱量輸出，以便確定需要多少冷卻能力。為此，您需要估算數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有 IT 設(shè)備和其他熱源的熱量輸出。此信息將告訴您需要多少冷卻功率。

確定這一點(diǎn)將幫助您選擇能夠可靠地滿足您的需求的冷卻系統(tǒng)，同時(shí)讓您避免在不需要的容量上超支。使用下面描述的方法，任何人都可以計(jì)算數(shù)據(jù)中心的冷卻需求，以幫助保護(hù)其設(shè)備和數(shù)據(jù)。以下是計(jì)算數(shù)據(jù)中心冷卻要求的方法。

測(cè)量熱量輸出

熱量，即能量， 可以使用多種度量來表示，包括英熱單位 (BTU)、噸、卡路里和焦耳。熱量輸出可以使用每小時(shí) BTU、每天噸和每秒焦耳（等于瓦特）來測(cè)量。

有這么多不同的度量來表示熱量和熱量輸出可能會(huì)導(dǎo)致一些混亂，尤其是在多個(gè)測(cè)量單位一起使用的情況下。目前，有一種趨勢(shì)是使瓦特成為測(cè)量熱量輸出的標(biāo)準(zhǔn)方法。BTU 和噸開始逐步淘汰。

您可能仍然有一些使用其他度量的數(shù)據(jù)。如果您有使用多個(gè)單位的數(shù)據(jù)，則需要將它們轉(zhuǎn)換為通用格式。您可以將它們轉(zhuǎn)換為瓦特標(biāo)準(zhǔn)，或者您可能希望將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)中最常見的測(cè)量值。以下是如何進(jìn)行一些您可能需要的轉(zhuǎn)換：

• 要將每小時(shí) BTU 轉(zhuǎn)換為瓦特，請(qǐng)乘以 0.293。
• 要將噸轉(zhuǎn)換為瓦特，請(qǐng)乘以 3,530。
• 要將瓦特轉(zhuǎn)換為每小時(shí) BTU，請(qǐng)乘以 3.41。
• 要將瓦特轉(zhuǎn)換為噸，請(qǐng)乘以 0.000283。

IT設(shè)備的交流電源消耗的功率幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱量，而通過數(shù)據(jù)線發(fā)送的功率可以忽略不計(jì)。因此，以瓦特為單位的設(shè)備的熱輸出等于單位的功耗。有時(shí)，數(shù)據(jù)表還提供以 BTU 為單位的每小時(shí)熱量輸出，但您只需在計(jì)算中使用這些數(shù)字之一。通常最容易使用瓦特。

這條規(guī)則有一個(gè)例外——互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議語(yǔ)音 (VoIP) 路由器。這些路由器消耗的功率的三分之一可能會(huì)發(fā)送到遠(yuǎn)程終端，導(dǎo)致它們的熱量輸出低于它們消耗的功率。VoIP 路由器的熱量輸出和功率之間的差異通常不足以在您的計(jì)算中產(chǎn)生顯著差異，但如果您想要更精確的結(jié)果，您可以將其包括在內(nèi)。

確定完整系統(tǒng)的熱輸出

要計(jì)算系統(tǒng)（例如數(shù)據(jù)中心）的總熱量輸出，您只需將系統(tǒng)中所有組件的熱量輸出相加即可。在數(shù)據(jù)中心，這些組件包括 IT 設(shè)備和其他設(shè)備，例如 不間斷電源 (UPS) 系統(tǒng)、配電系統(tǒng)和空調(diào)裝置。它還包括照明和人。您可以使用一些簡(jiǎn)單的規(guī)則來確定這些組件的熱量輸出。

UPS 和配電系統(tǒng)的熱輸出包括固定損耗和與運(yùn)行功率成正比的損耗。這些損失在此類設(shè)備的所有品牌和型號(hào)中相對(duì)一致。您還可以將標(biāo)準(zhǔn)值用于照明的熱量輸出和值。這些值是估計(jì)值，但它們足夠一致，不會(huì)在您的冷卻需求計(jì)算中造成重大錯(cuò)誤。

空調(diào)機(jī)組中的風(fēng)扇和壓縮機(jī)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，但這些熱量會(huì)釋放到室外而不是數(shù)據(jù)中心。因此，空調(diào)不會(huì)增加數(shù)據(jù)中心的熱負(fù)荷。然而，它們產(chǎn)生的熱量確實(shí)會(huì)影響它們的效率。在調(diào)整空調(diào)尺寸時(shí)，您應(yīng)該考慮到這種效率損失。

計(jì)算冷卻負(fù)荷所需的其他數(shù)據(jù)是中心的占地面積（以平方英尺為單位）和額定電氣系統(tǒng)功率。

您可以進(jìn)行深入的熱分析以確定數(shù)據(jù)中心中每個(gè)組件的確切熱輸出，但使用上面列出的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行快速估計(jì)是計(jì)算數(shù)據(jù)中心或服務(wù)器機(jī)房冷卻要求所需的全部?jī)?nèi)容。使用估計(jì)的結(jié)果將落在更詳細(xì)分析的典型誤差范圍內(nèi)。此外，任何人都可以在沒有特殊培訓(xùn)的情況下使用估計(jì)進(jìn)行計(jì)算這一事實(shí)是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。

要計(jì)算數(shù)據(jù)中心或服務(wù)器機(jī)房的總熱量輸出，請(qǐng)先進(jìn)行以下計(jì)算。

• 將所有 IT 設(shè)備的負(fù)載功率相加。這個(gè)數(shù)字等于熱量輸出。
• 對(duì)帶電池的 UPS 系統(tǒng)使用以下公式：（0.04 x 電源系統(tǒng)額定值）+（0.05 x IT 負(fù)載總功率）。如果使用冗余系統(tǒng)，則不包括冗余 UPS 的容量。
• 對(duì)配電系統(tǒng)使用以下公式：(0.01 x 電力系統(tǒng)額定值) + (0.02 x IT 負(fù)載總功率)。
• 要計(jì)算照明的熱量輸出，請(qǐng)使用以平方英尺或平方米為單位的建筑面積。然后，使用以下公式之一：2.0 x 以平方英尺為單位的建筑面積或 21.53 x 以平方米為單位的建筑面積。
• 要計(jì)算數(shù)據(jù)中心人員產(chǎn)生的熱量，請(qǐng)將同一時(shí)間在該設(shè)施中的最大人數(shù)乘以 100。

接下來，將上面列出的計(jì)算中的小計(jì)相加。這將為您提供房間或設(shè)施的總熱源輸出。

其他熱源

到目前為止，我們還沒有考慮來自數(shù)據(jù)中心外部來源的熱量的可能性，例如透過窗戶的陽(yáng)光和通過外墻傳導(dǎo)的熱量。對(duì)于許多小型數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器機(jī)房來說，這不是問題，因?yàn)樗鼈冎械脑S多都沒有窗戶或外墻。然而，一些小型數(shù)據(jù)中心確實(shí)有這些東西。較大的數(shù)據(jù)中心通常有窗戶、墻壁和屋頂，這些窗戶、墻壁和屋頂都暴露在外面，可以讓額外的熱量進(jìn)入。

如果數(shù)據(jù)中心或房間的大部分墻壁或天花板暴露在室外或有大量窗戶，請(qǐng)咨詢 HVAC 顧問。HVAC 專業(yè)人員可以評(píng)估房間的最大熱負(fù)荷。將 HVAC 顧問確定的負(fù)載添加到您之前計(jì)算的總熱量輸出中。

加濕

在計(jì)算冷卻要求時(shí)，您還需要考慮補(bǔ)充加濕。空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的是除熱之外還控制濕度。在理想情況下，該系統(tǒng)將保持空氣中的水量恒定，無需額外加濕。然而，大多數(shù)空調(diào)系統(tǒng)的空氣冷卻功能會(huì)產(chǎn)生大量冷凝，因此會(huì)降低濕度。您需要使用補(bǔ)充加濕設(shè)備來彌補(bǔ)這種濕度損失。這種加濕設(shè)備會(huì)增加更多的熱負(fù)荷，您需要通過增加冷卻設(shè)備的容量來進(jìn)行補(bǔ)償。

但是，在某些情況下，空調(diào)系統(tǒng)可能不會(huì)導(dǎo)致任何冷凝。在許多配線間和小型數(shù)據(jù)室中，空調(diào)系統(tǒng)使用管道將大量回風(fēng)與大量送風(fēng)分開。在此設(shè)置中，不會(huì)形成冷凝，并且您不需要額外的加濕。相反，空調(diào)機(jī)組可以 100% 的容量運(yùn)行。

然而，在具有大量空氣混合的大型數(shù)據(jù)中心中，空調(diào)系統(tǒng)需要提供較低溫度的空氣，以補(bǔ)償高溫廢氣的再循環(huán)。這會(huì)導(dǎo)致大量除濕和補(bǔ)充加濕的需要，從而導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)的性能下降。為了適應(yīng)這種情況，您需要將空調(diào)系統(tǒng)加大 30%。

因此，如果您有一個(gè)帶有管道回風(fēng)的小型系統(tǒng)，您可能不需要考慮濕度。但是，如果您有一個(gè)更大的系統(tǒng)來混合空氣，您可能需要將空調(diào)系統(tǒng)的尺寸加大 30%。

其他超大尺寸要求

您還需要為冷卻系統(tǒng)增加額外容量，以應(yīng)對(duì)潛在的設(shè)備故障和負(fù)載增長(zhǎng)。

沒有任何設(shè)備是萬(wàn)無一失的，在某些時(shí)候，您的一些冷卻設(shè)備會(huì)發(fā)生故障。由于空調(diào)裝置的技術(shù)問題，您不能讓數(shù)據(jù)中心的溫度升高。您需要定期使每個(gè)冷卻裝置脫機(jī)以進(jìn)行維護(hù)。您可以通過為冷卻系統(tǒng)添加冗余容量來規(guī)劃這些需求。經(jīng)驗(yàn)法則是在預(yù)算允許的情況下添加盡可能多的冗余容量。你應(yīng)該至少有 n+1 冗余，這意味著你比你需要的多一個(gè)單元。

您還應(yīng)該增加額外的容量以適應(yīng)未來潛在的負(fù)載增長(zhǎng)。公司正在生成的數(shù)據(jù)量正在迅速擴(kuò)大，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求也隨之增長(zhǎng)。提前擴(kuò)大冷卻能力將使您能夠更輕松地滿足不斷增長(zhǎng)的需求并在未來更快地?cái)U(kuò)展。您應(yīng)該為潛在增長(zhǎng)增加的超大容量取決于您對(duì)數(shù)據(jù)中心的預(yù)測(cè)。

確定空氣冷卻設(shè)備尺寸

通過考慮上面列出的所有因素確定您的冷卻要求后，您就可以準(zhǔn)確地確定空調(diào)系統(tǒng)的尺寸。這些因素是：

• 設(shè)備的冷負(fù)荷或熱輸出
• 照明的熱量輸出
• 人員熱量輸出
• 如有必要，您的建筑物的冷負(fù)荷
• 由于加濕效應(yīng)而需要的任何超大尺寸
• 超大冗余
• 為潛在的未來增長(zhǎng)而過度配置

獲得與您的數(shù)據(jù)中心相關(guān)的所有上述數(shù)字后，只需將它們相加即可。結(jié)果就是您的數(shù)據(jù)中心所需的冷卻能力。通常，所需的冷卻能力 大約是預(yù)期 IT 負(fù)載 加上任何冗余容量的 1.3 倍，尤其是對(duì)于較小的服務(wù)器機(jī)房。不過，您計(jì)算的冷卻負(fù)荷可能與此不同，尤其是在您運(yùn)營(yíng)更大的數(shù)據(jù)中心時(shí)。

冷卻方式

您可以使用許多不同的產(chǎn)品和技術(shù)來保持?jǐn)?shù)據(jù)中心的適當(dāng)溫度。最適合您的產(chǎn)品將取決于您的冷負(fù)荷、設(shè)施設(shè)置和其他因素。 您可以選擇的一些 冷卻技術(shù)包括：

• 冷水機(jī)： 冷水機(jī)通過從一個(gè)元件中去除熱量并將熱量轉(zhuǎn)移到另一個(gè)元件中來保持服務(wù)器冷卻。
• 冷通道遏制系統(tǒng)： 一些 氣流管理解決方案 專注于遏制冷空氣。冷通道封閉解決方案將供應(yīng)氣流與冷卻單元分開，從而實(shí)現(xiàn)更精確的溫度控制并提高效率。
• 熱通道封閉系統(tǒng)： 熱通道封閉解決方案包含熱廢氣并將其直接返回空調(diào)單元，防止其與供應(yīng)空氣混合。將溫暖的空氣返回到空調(diào)裝置可以提高它們的性能。
• 盲板： 盲板阻擋了機(jī)架之間的空間，防止空氣在機(jī)架之間再循環(huán)并幫助您保持一致的溫度。
• 定向或高流量地磚： 定向和高流量地磚有助于將空氣引導(dǎo)至您的設(shè)備，從而提高系統(tǒng)效率并幫助您充分利用冷卻能力。
• 下流式冷卻： 下流式冷卻系統(tǒng)將冷空氣從設(shè)備底部向下引導(dǎo)。熱廢氣通過設(shè)備頂部進(jìn)入，然后通過內(nèi)部冷卻機(jī)制，然后進(jìn)入數(shù)據(jù)中心。
• 行內(nèi)冷卻： 行內(nèi)冷卻裝置安裝在它們正在冷卻的設(shè)備附近。您可以在地板或天花板上安裝行內(nèi)裝置。行內(nèi)冷卻解決方案允許高度可擴(kuò)展的冷卻系統(tǒng)，并且由于它們靠近您的設(shè)備，使您能夠快速消除高熱負(fù)荷。
• 便攜式冷卻： 便攜式冷卻裝置可讓您增加冷卻系統(tǒng)的靈活性。您可以隨時(shí)在需要的地方準(zhǔn)確地增加冷卻能力。您可以使用便攜式冷卻裝置進(jìn)行局部冷卻和區(qū)域冷卻。
• 機(jī)架門熱交換器： 機(jī)架門熱交換器直接固定在服務(wù)器機(jī)架上。他們將服務(wù)器機(jī)架的熱量輸出并從空氣中交換，然后再將其排放到數(shù)據(jù)中心。它們可以具有主動(dòng)、被動(dòng)或微通道熱交換器。
• 機(jī)架式冷卻： 您可以將空調(diào)機(jī)組直接安裝在機(jī)架上，從而實(shí)現(xiàn)非常精確的冷卻。

您設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的方式也會(huì)對(duì)冷卻效率和效果產(chǎn)生重大影響。您設(shè)置數(shù)據(jù)中心和放置冷卻設(shè)備的方式會(huì)影響冷卻系統(tǒng)的效率。如果您的數(shù)據(jù)中心所在的氣候允許，您還可以設(shè)計(jì)您的系統(tǒng)以利用自然冷卻。