越來越強處理能力的服務(wù)器，越來越大容量的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，需要消耗更多的電能。而集成度越來越高的設(shè)備，發(fā)熱量越加集中，導(dǎo)致機房溫度控制是個很大的問題。只有對降低機房能耗的新技術(shù)與新方法進行研究，力求通過合理選用服務(wù)器機架、合理進行散熱規(guī)劃、優(yōu)化機房設(shè)計、布局、使用等方面，提高機房散熱效率，降低數(shù)據(jù)中心機房的整體能耗，才能達到節(jié)能減排的目標。
對于采用冷熱通道氣流遏制系統(tǒng)與未采用氣流遏制措施的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比，氣流遏制解決方案能夠消除熱點，提高節(jié)能效果，對已有數(shù)據(jù)中心來說，最佳氣流遏制解決方案取決于數(shù)據(jù)中心的約束條件，下面本文講解“冷熱通道氣流遏制系統(tǒng)”在數(shù)據(jù)中心機房中的應(yīng)用，以及數(shù)據(jù)中心的各種約束條件，提供了確定最佳氣流遏制解決方案的建議。
數(shù)據(jù)中心機房中冷熱通道氣流遏制系統(tǒng)怎么應(yīng)用?
對于熱通道氣流遏制系統(tǒng)，因為可以取得最好的節(jié)能效果，所以倍受青睞，而對于采用高架地板作為氣流分配方式的已有數(shù)據(jù)中心，冷通道氣流遏制系統(tǒng)則更簡單易行、經(jīng)濟高效。數(shù)據(jù)中心氣流遏制策略能夠大幅提高傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)的可預(yù)測性和效率，事實上大多數(shù)已有數(shù)據(jù)中心由于受各種條件的制約，只能采用某些類型的氣流遏制策略。
冷熱通道氣流遏制能為數(shù)據(jù)中心帶來如下一些重要益處：
(1)通過防止熱點的出現(xiàn)可以提高可靠性。氣流遏制可以防止冷熱氣流混合，從而為IT設(shè)備提 供均勻的、更低的進氣溫度，從而減少熱點的發(fā)生。
(2)通過消除熱回風(fēng)再循環(huán)，能夠提高機柜功率密度。對于一個未采用氣流遏制措施的傳統(tǒng)高 架地板數(shù)據(jù)中心來說，機柜功率密度一般保持在平均6千瓦/機柜以下，以防止IT設(shè)備排出的熱風(fēng)再循環(huán)重新進入IT設(shè)備。通過采用氣流遏制以及密封孔洞，切斷了熱風(fēng)再循環(huán)的路徑，因此機柜的功率密度可以提高，而且不必擔(dān)心熱點的威脅。
(3)通過增大經(jīng)過冷卻裝置空氣的“溫差”(冷送風(fēng)與熱回風(fēng)之間的溫差)來提高制冷能力。 在一個未采用氣流遏制措施的傳統(tǒng)高架地板數(shù)據(jù)中心內(nèi)，制冷裝置所供應(yīng)的冷風(fēng)中，因為存在一些泄漏通道，其中50%以上的冷風(fēng)會繞過IT設(shè)備直接返回制冷裝置。在采用氣流遏制系統(tǒng)后，供應(yīng)的冷風(fēng)將被直接直接送入IT設(shè)備，吸收熱量并將這些熱量輸送到制冷裝置。排氣溫度越高，制冷裝置的溫差將越大，可以將制冷能力提高20%，甚至更高。
(4)因為采用了氣流遏制系統(tǒng)，可以有效隔離冷熱氣流，所以能夠關(guān)閉多余的制冷裝置，從而 提高了制冷系統(tǒng)的節(jié)能，另外，自然冷卻的時間也得以延長，也就是說，當(dāng)室外溫度低于室內(nèi)溫度時，制冷系統(tǒng)的壓縮機不必工作就能將熱量排到室外。
部署氣流遏制系統(tǒng)的兩種方法：
冷氣流遏制與熱氣流遏制是實施氣流管理策略的兩種方法，與未采用氣流遏制的傳統(tǒng)架構(gòu)相比，它們都能夠?qū)崿F(xiàn)大幅節(jié)能。那么，我們?yōu)槭裁匆獜乃鼈儺?dāng)中選擇其一呢?為什么不能同時采用冷熱氣流遏制，并將設(shè)施的其它區(qū)域采用樓宇通風(fēng)系統(tǒng)進行冷卻呢?除了IT機柜位于比較惡劣的環(huán)境外(比如生產(chǎn)車間)，同時采用冷熱氣流遏制并不會帶來多少好處。采用其中一種就足以防止冷熱氣流的混合。
冷熱氣流遏制的各種類型。對于已有數(shù)據(jù)中心來說，哪種類型的氣流遏制更為合適呢?這個問題在生產(chǎn)商、數(shù)據(jù)中心咨詢?nèi)藛T和終端用戶之間產(chǎn)生了激烈的爭論。實際上，究竟哪種最好，主要取決于設(shè)施的制約條件。一些IT經(jīng)理可以為數(shù)據(jù)中心在兩種甚至多種氣流遏制方法中進行選擇，而另一些IT經(jīng)理出于物理制約的原因，可能只能選擇其中一種，冷氣流遏制或熱氣流遏制。
在為特定數(shù)據(jù)中心選擇適合的氣流遏制解決方案時，評估設(shè)施現(xiàn)狀是十分重要的，而且應(yīng)該提前完成。評估時，應(yīng)將制約因素記錄下來。制約是指那些無法克服的障礙，或者只有花費巨額費用才能改變或?qū)е虏豢山邮艿慕Y(jié)果。例如，提高已有數(shù)據(jù)中心室內(nèi)凈高是不現(xiàn)實的，因此被認為是一種制約，氣流遏制可能會導(dǎo)致已有火災(zāi)探測/滅火系統(tǒng)故障，而這就是不可接受的后果，因此這也被視作制約。
每個制約都必須仔細檢查，以確定其對氣流遏制解決方案部署的影響，以及考慮成本因素，它是否適合，或者拆除它是否會有其它負面影響，對于復(fù)雜的項目，專家的審查十分必要，他們能夠?qū)彶槌杀竞椭萍s造成的后果，而這些是最終用戶可能無法意識到的。一旦某些制約的后果可以肯定、清晰明了，那么關(guān)鍵是審查它們，從而來判斷它們能否改進或調(diào)整，以期達到更好的整體效果。已有數(shù)據(jù)中心設(shè)施有各種環(huán)境制約因素，而且并未在客戶的控制之中。這些制約包括設(shè)施制約、法規(guī)制約或不可更改的業(yè)務(wù)需求等。
以下是一些制約的實例：
(1)IT設(shè)備布局
數(shù)據(jù)中心缺乏統(tǒng)一一致的冷/熱通道布局，這嚴重制約了可選的氣流遏制解決方案。有著合理寬度的冷/熱通道布局是通道氣流遏制解決方案部署的重要條件。從長遠來看，建議用戶最終將其IT設(shè)備轉(zhuǎn)化成冷/熱通道布局，以便拓寬氣流遏制解決方案的選擇范圍。
(2)室內(nèi)凈高
這個制約可能體現(xiàn)在室內(nèi)凈高不夠，無法安裝吊頂來用作回風(fēng)通道。這通常是采用垂直風(fēng)管熱通道氣流遏制或垂直風(fēng)管機柜氣流遏制解決方案的必要條件。
(3)高架地板深度
當(dāng)高架地板深度過小時，將無法為任何高密度機柜提供足夠冷風(fēng)量，這被認為是一個制約。這主要是因為高架地板設(shè)計不佳，或因為高架地板下面的布線、和管網(wǎng)造成的阻礙。這將限制冷通道氣流遏制解決方案的部署。
(4)房間立柱位置
在數(shù)據(jù)中心，支撐立柱一般有兩個主要位置(在一行機柜中間或與機柜通道對齊)，這可能出現(xiàn)支撐立柱與通道氣流遏制面板出現(xiàn)相互干涉的情況。
(5)布線
架空電纜可能會與垂直風(fēng)管氣流遏制面板相互干涉。鑒于這個制約因素，就可能無法部署垂直風(fēng)管熱通道氣流遏制解決方案或垂直風(fēng)管機柜氣流遏制解決方案。但如果布線只是穿過通道的某一位置，垂直風(fēng)管解決方案仍然可行。
(6)氣流分配類型
通常較難改變已有數(shù)據(jù)中心的氣流分配類型，而在確定部署某種特定氣流遏制方法的投資額和復(fù)雜度時，氣流分配類型非常關(guān)鍵。例如，對于采用自然送風(fēng)與精確回風(fēng)的數(shù)據(jù)中心來說，部署熱氣流遏制解決方案較為簡單且經(jīng)濟高效，而對于采用精確送風(fēng)與自然回風(fēng)的數(shù)據(jù)中心來說，部署冷氣流遏制解決方案則較為簡單和經(jīng)濟高效。
對照明的考慮
在已有數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建一個氣流遏制區(qū)域，可能會導(dǎo)致該區(qū)域的照明效果不佳。盡管一些氣流遏制解決方案已使用透明或半透明的頂棚讓已有光線照入，但它還是會降低光照強度，特別是在面板臟的時候。
對火災(zāi)探測和滅火系統(tǒng)的考慮
在部署氣流遏制系統(tǒng)后，大量氣流將在IT設(shè)備處被收集并輸送回制冷裝置。這種氣流的高速流動模式能夠稀釋煙霧，因此，對需要必要煙氣濃度的火災(zāi)探測和滅火構(gòu)成了嚴重的挑戰(zhàn)。火災(zāi)探測器的啟動受到局部氣流模式和煙霧稀釋的影響，而滅火劑噴射則受空氣流量以及用于部署氣流遏制系統(tǒng)設(shè)備相關(guān)障礙的影響。
對制冷系統(tǒng)運行中斷期間的考慮
在發(fā)生制冷系統(tǒng)運行中斷時，氣流遏制解決方案會對此期間剩余的可用時間產(chǎn)生一定的影響。
對IT設(shè)備周邊工作環(huán)境的考慮
在部署冷氣流遏制系統(tǒng)后，房間的其它區(qū)域事實上將成為一個巨大的熱回風(fēng)通道，其溫度與熱通道相當(dāng)。對始終坐在位于數(shù)據(jù)中心辦公桌旁工作的IT人員來說，這是個問題。除了影響人體舒適度外，任何位于數(shù)據(jù)中心周邊的IT設(shè)備的可靠性也會受到負面影響。
六種氣流遏制方法的優(yōu)缺點
六種氣流遏制方法進行了全面的比較。可以注意到全部四種通道氣流遏制方法都可能需要在通道內(nèi)部添加額外照明設(shè)備、火災(zāi)探測和滅火裝置(由法規(guī)監(jiān)管機構(gòu)決定)。
氣流遏制方法選擇：
了解了已有設(shè)施的約束條件，審查并比較了氣流遏制解決方案，就能很容易地在冷熱氣流遏制方法中作出選擇。此時，大多數(shù)人會發(fā)現(xiàn)，對他們來說，只有一到兩種可行的氣流遏制解決方案。鑒于物理約束通常是對氣流遏制系統(tǒng)部署的主要約束，所以將根據(jù)物理約束來選擇氣流遏制解決方案。冷氣流遏制和熱氣流遏制兩種類型永遠不能混合部署，但是，同時可以部署兩種類型的冷氣流遏制系統(tǒng)，或多種類型的熱氣流遏制系統(tǒng)。如果混合部署冷、熱氣流遏制系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)的效率很可能低于僅部署其中一種系統(tǒng)的效率。
氣流分配方法和制冷裝置的位置是物理約束的兩個主要考慮因素，下圖所示所示為兩種常見氣流分配方法的氣流遏制建議。根據(jù)常見氣流分配方法選擇氣流遏制系統(tǒng)(X表示不建議或不可行)
下圖則提供了幾種較少采用的氣流分配方法可以選擇的氣流遏制系統(tǒng)，根據(jù)不經(jīng)常使用氣流分配方法選擇氣流遏制系統(tǒng)(X表示不建議或不可行)。
氣流遏制系統(tǒng)硬件選擇
大多數(shù)氣流遏制方法在部署時都需要考慮以下常見因素：如果存在不同類型的IT機柜，就可能需要定制化氣流遏制解決方案 ，對于通道氣流遏制或垂直風(fēng)管機柜氣流遏制，可能需要安裝額外的照明設(shè)備，AHJ可能要求在通道氣流遏制系統(tǒng)內(nèi)安裝滅火裝置 ，尋找能夠與已有設(shè)施環(huán)境相集成的硬件解決方案，是氣流遏制系統(tǒng)部署成功的關(guān)鍵。
此類解決方案的示例包括：
(1)靈活性
氣流遏制解決方案應(yīng)該能夠適應(yīng)各種通道寬度、機柜高度、支持冷/熱通道氣流遏制的機柜深度、甚至單行機柜。可以讓用戶輕松移動通道上方某塊頂板來進行布線和維護。
(2)照明
采用能透過90%光線的頂板。此外，具有自動開關(guān)感應(yīng)功能的高效LED照明能夠與氣流遏制解決方案相集成(如右圖所示)。
(3)滅火
氣流遏制解決方案能夠根據(jù)溫度或煙霧探測器，向工作人員發(fā)出報警信號并 自動撒落頂板，讓滅火系統(tǒng)撲滅火災(zāi)。下面說明了這一滅火方法，一些解決方案還提供了應(yīng)急自動打開滑動門，以便在發(fā)生緊急事件時人員快速離開通道。
氣流遏制系統(tǒng)部署完成后，并非一勞永逸，為了在最優(yōu)化部署基礎(chǔ)上取得并保持最佳效果，數(shù)據(jù)中心運營管理經(jīng)理必須制定流程來監(jiān)控氣流模式和溫度，以確保氣流遏制的可靠性。 對于冷通道氣流遏制，氣流平衡和控制氣流是一個大的挑戰(zhàn)。
唯一可用來冷卻IT設(shè)備溫度的氣流就是送入冷通道中的的空氣。冷通道氣流遏制系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)通道的壓差來控制氣流，還必須對處于無氣流遏制區(qū)的非機柜式IT設(shè)備進行監(jiān)控，以確保提供足夠的冷量。
數(shù)據(jù)中心氣流遏制策略能夠給數(shù)據(jù)中心帶來巨大的益處，冷氣流遏制和熱氣流遏制是部署氣流遏制系統(tǒng)的兩種方法， 對于某個特定的部署來說，確定最佳解決方案的步驟應(yīng)該是：先評估設(shè)施的制約條件，再審查所有可行的解決方案，然后選擇合適的氣流遏制硬件。
冷通道氣流遏制和垂直風(fēng)管熱通道氣流遏制對于已有周邊制冷裝置的數(shù)據(jù)中心是兩種最常見的解決方案。將高架地板作為送風(fēng)通道的數(shù)據(jù)中心最好選擇冷通道氣流遏制，而將吊頂作為熱回風(fēng)通道的數(shù)據(jù)中心則好選擇垂直風(fēng)管熱通道氣流遏制。對于已有行級制冷裝置的數(shù)據(jù)中心，行級制冷熱通道氣流遏制是最佳選擇。其它氣流遏制解決方案應(yīng)根據(jù)特殊要求進行選擇。
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