發布日期：2012-7-27

數據中心熱交換系統冷源（制冷系統）和熱源（IT發熱系統）總稱都是冷卻系統。通過對機房環境、機柜等存在熱區來看，目前數據中心冷卻系統基本還是采用傳統精密空調等冷卻系統。精密空調（大風量、小焓差）已在計算機房熱交換系統運行了近40年。如今計算機房已進入數據處理、傳輸網絡化的機房，機柜式服務器向超高密度發展，超級小型機等也都進入機柜，因此，機房熱交換系統不在是單一的、傳統的下進風熱交換系統。熱交換氣流由下進、機柜前進、側進等多種運行方式，由于服務器是垂直疊加式安裝，要求機柜上、中、下溫度場均勻、穩定，才能使機柜獲得水平層流式的進行熱交換。
　　
　　由于IT設備結構、熱交換路徑變了，而傳統的精密空調運行結構基本沒有變。所以，傳統數據中心冷卻熱交換系統不僅熱交換效率低于88%，系統運行耗能大還難于解決系統存在的環境熱區、機柜熱死區。至今，對于機房存在熱區還是給人的假象是制冷系統容量不足，從而在增加冷源上做文章。實踐證明，一些數據中心增加了空調的配置，然而，系統的熱區并沒有得到很好的解決。
　　
　　數據中心熱交換系統不僅僅是冷源問題，冷源是基本的配置，而對空調機氣流運行的配置往往重視不夠。因為，熱交換的核心是冷風氣流的流量問題，也就是說，冷卻系統冷量充足，不等于IT微環境能夠獲得高效率的熱交換。尤其是高熱機柜顯熱不能得到很好的熱交換，而造成系統環境熱區、機柜熱死區，它是傳統機房普遍存在的問題，也是筆者走訪數據中心常見到的問題。
　　
　　傳統數據中心冷卻系統存在的問題
　　
　　(1)機房區域化分隔
　　
　　 圖1中傳統機房沿襲分隔區域化布局和現代數據中心開放式布局。區域化布局系統存在著擴容不方便，空調氣流循環熱交換系統阻力大，各個區域溫濕度場不均勻等弊病，而開放式布局不僅空間利用率高，便于系統空間擴容，而且，便于冷卻系統規劃，提高冷卻系統制冷和熱交換效率。



　　(2)空調機布局
　　
　　 圖2a數據中心空調機安放位置不合理，也是最常見的問題。由于空調機輸出氣流與機柜垂直，還造成空調正向氣流與側向對撞等，致使輸出氣流動壓阻力增加、射流動壓損耗加大，同時氣流在靜壓室內形成渦流，從而氣流流速受阻，最終導致機柜熱交換風量不足。



　　 數據中心面積≥500m2，空調機輸出氣流（>15m），由于空調數量4～6臺，對于這樣的數據中心空調機可以相對安裝如圖2b所示，它是現代數據中心冷、熱通道式布局，克服圖1a中空調輸出氣流遇阻和地板下氣流亂流的問題。冷熱通道，地板下冷風氣流進入冷通道（機柜面對面布局），冷風氣流從機柜前部直接進入機柜，機柜后部熱風進入機柜背靠背的熱通道，由熱通道直接回到空調機的回風口。冷熱通道由于冷、熱氣流路徑捷徑、系統運行氣流阻減小，同時避免了冷、熱氣流混流。所以，冷熱通道熱交換不僅布局合理，而且冷卻系統顯熱交換效率高達95%。
　　
　　 對于圖2b安裝方式有人提出地板下氣流會造成不對稱的問題，筆者認為地板下對吹氣流平衡是相對的，一側兩臺工作、另一側一臺或兩臺工作都可以，所以，地板下氣流運行不存在對稱不對稱問題。因為，地板下靜壓室空間是等壓的問題，只要輸出氣流不產生近距離相對摩擦碰撞（如正向與側向氣流頂撞如圖2a所示）。所以，空調機兩側安裝數量對稱是相對的，系統冷量匹配、機組故障等運行狀態不對稱是絕對的，不影響靜壓室氣流運行流量受阻的問題；
　　
　　(3)空調機冷量配置
　　
　　數據中心運行存在熱區，認為是系統冷量不足問題，所以，選配空調機時往往只重視冷量問題，希望單體空調冷量偏大（60～70kW）。對于數據中心熱交換存在熱區，而造成熱區不僅僅是冷卻容量問題，是熱交換系統存在著潛在的阻力問題（靜壓室空間偏小，如地板基本高度<350mm，線纜槽架偏高>150mm，靜壓室漏風>10%等），頂部回風空間氣流受阻（頂棚距主梁下距離<200mm，線纜、消防管道布局雜亂不規則等），所以，機房出現熱區是空調系統運行氣流受阻問題造成的。
　　
　　中小型（500m2）以下數據中心，不宜選擇單臺大容量的制冷系統。假設一個中小型數據中心系統總熱量180kW，我們對選擇50kW四用一備、還是選擇70kW三用一備的系統運行情況比較一下：精密空調機，制冷量是動態按需求投入運行的，而風量是高可靠離心風機大風量基本是滿負荷投入運行的，風機不工作，精密空調將停止運行。對于系統制冷量（屬于中小型數據中心），壓縮機運行數量匹配問題會造成壓縮機頻繁啟動，同時風機運行數量是三臺，比中容量壓縮機少一組風機運行。
　　
　　所以，選擇中容量壓縮機（50kW雙壓縮機、雙風機），熱交換系統風量冗余運行占有優勢：熱交換系統可獲得充足的風量進行高效率顯熱交換，不僅系統溫、濕度場運行穩定，而且制冷效率高達95%，節省電能顯著。相反，對系統靠冷卻風量帶走熱量的熱交換系統，尤其是顯熱交換效率將<90%。所以，精密空調熱交換系統風量是主體，制冷量是動態的附體，在一定的熱負荷下，冷風氣流流向、流速、流量（克服系統阻力）是解決熱交換系統存在熱區的基本要求�，F代精密空調系統比傳統精密空調機風機交流調頻、直流調壓，可獲得風量、風壓無級調整，尤其是高余壓占有熱交換系統氣流運行克服系統阻力的優勢，是中小型數據中心適宜選用的精密的高可用性品牌。