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(cè)性和效率。事實(shí)上，綠色網(wǎng)格組織（TheGreenGrid）將氣流管理策略稱作“實(shí)施數(shù)據(jù)中心節(jié)能計(jì)劃的起點(diǎn)”。但是，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。本文將首先討論一下部署氣流遏制系統(tǒng)能帶來(lái)哪些益處，接下來(lái)討論的是部署氣流遏制系統(tǒng)的兩種方法，最后是對(duì)已有數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行氣流遏制系統(tǒng)部署前的評(píng)估，剖析了通常需要考慮的十大要素。
一、部署氣流遏制系統(tǒng)的益處
一般來(lái)說(shuō)，氣流遏制能為已有數(shù)據(jù)中心帶來(lái)如下一些重要益處：
通過(guò)防止熱點(diǎn)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(jìn)氣溫度，從而減少熱點(diǎn)的發(fā)生。
通過(guò)消除熱回風(fēng)再循環(huán)，能夠提高機(jī)柜功率密度。對(duì)于一個(gè)未采用氣流遏制措施的傳統(tǒng)高架地板數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，機(jī)柜功率密度一般保持在平均6千瓦/機(jī)柜以下，以防止IT設(shè)備排出的熱風(fēng)再循環(huán)重新進(jìn)入IT設(shè)備。通過(guò)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(jī)柜的功率密度可以提高，而且不必?fù)?dān)心熱點(diǎn)的威脅。
通過(guò)增大經(jīng)過(guò)冷卻裝置空氣的“溫差”（冷送風(fēng)與熱回風(fēng)之間的溫差）來(lái)提高制冷能力。在一個(gè)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?yàn)榇嬖谝恍┬孤┩ǖ溃渲?0%以上的冷風(fēng)會(huì)繞過(guò)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。
因?yàn)椴捎昧藲饬鞫糁葡到y(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(shí)間也得以延長(zhǎng)。也就是說(shuō)，當(dāng)室外溫度低于室內(nèi)溫度時(shí)，制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)不必工作就能將熱量排到室外。
二、部署氣流遏制系統(tǒng)的兩種方法
從大的方面來(lái)說(shuō)，冷氣流遏制與熱氣流遏制是實(shí)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(shí)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(jìn)行冷卻呢？除了IT機(jī)柜位于比較惡劣的環(huán)境外（比如生產(chǎn)車間），同時(shí)采用冷熱氣流遏制并不會(huì)帶來(lái)多少好處，采用其中一種就足以防止冷熱氣流的混合。
圖1所示為冷熱氣流遏制的各種類型。對(duì)于已有數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，哪種類型的氣流遏制更為合適呢？這個(gè)問(wèn)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(zhēng)論。實(shí)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(jìn)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。
圖1 所示為冷熱氣流遏制的各種類型
三、對(duì)已有數(shù)據(jù)中心進(jìn)行設(shè)施評(píng)估
在為特定數(shù)據(jù)中心選擇適合的氣流遏制解決方案時(shí)，評(píng)估設(shè)施現(xiàn)狀是十分重要的，而且應(yīng)該提前完成。評(píng)估時(shí)，應(yīng)將制約因素記錄下來(lái)。制約是指那些無(wú)法克服的障礙，或者只有花費(fèi)巨額費(fèi)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(shí)的，因此被認(rèn)為是一種制約。氣流遏制可能會(huì)導(dǎo)致已有火災(zāi)探測(cè)/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(gè)制約都必須仔細(xì)檢查，以確定其對(duì)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(huì)有其它負(fù)面影響。
對(duì)于復(fù)雜的項(xiàng)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(wú)法意識(shí)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(lái)判斷它們能否改進(jìn)或調(diào)整，以期達(dá)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。以下剖析了常見(jiàn)的十大制約：
1.IT設(shè)備布局：數(shù)據(jù)中心缺乏統(tǒng)一的冷/熱通道布局，這嚴(yán)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(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)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(gè)制約可能體現(xiàn)在室內(nèi)凈高不夠，無(wú)法安裝吊頂來(lái)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(jī)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(guò)小時(shí)，將無(wú)法為任何高密度機(jī)柜提供足夠冷風(fēng)量，這被認(rèn)為是一個(gè)制約。這主要是因?yàn)楦呒艿匕逶O(shè)計(jì)不佳，或因?yàn)楦呒艿匕逑旅娴牟季�、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(gè)主要位置（在一行機(jī)柜中間或與機(jī)柜通道對(duì)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(huì)與垂直風(fēng)管氣流遏制面板相互干涉。鑒于這個(gè)制約因素，就可能無(wú)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(jī)柜氣流遏制解決方案。但如果布線只是穿過(guò)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(shí)，氣流分配類型非常關(guān)鍵。例如，對(duì)于采用自然送風(fēng)與精確回風(fēng)的數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，部署熱氣流遏制解決方案較為簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)高效，而對(duì)于采用精確送風(fēng)與自然回風(fēng)的數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，部署冷氣流遏制解決方案則較為簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)高效。
圖2 所示為上述討論的兩種典型氣流分配類型
7.對(duì)照明的考慮：在已有數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建一個(gè)氣流遏制區(qū)域，可能會(huì)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(huì)降低光照強(qiáng)度，特別是在面板臟的時(shí)候。
8.對(duì)火災(zāi)探測(cè)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(dòng)模式能夠稀釋煙霧，因此，對(duì)需要必要煙氣濃度的火災(zāi)探測(cè)和滅火構(gòu)成了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)�；馂�(zāi)探測(cè)器的啟動(dòng)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。
9.對(duì)制冷系統(tǒng)運(yùn)行中斷期間的考慮：在發(fā)生制冷系統(tǒng)運(yùn)行中斷時(shí)，氣流遏制解決方案會(huì)對(duì)此期間剩余的可用時(shí)間產(chǎn)生一定的影響。不同類型的通道封閉系統(tǒng)對(duì)溫升的影響各有不同，取決于制冷設(shè)備與后備電源的連接方式。
對(duì)于采用行級(jí)冷凍水冷卻器的熱通道封閉系統(tǒng)，假設(shè)冷卻器沒(méi)有接UPS并且通道封閉系統(tǒng)的門在制冷中斷時(shí)保持關(guān)閉，那么會(huì)有大量的熱風(fēng)從各種位置泄漏再次循環(huán)到IT設(shè)備進(jìn)風(fēng)口，這將導(dǎo)致IT設(shè)備的進(jìn)風(fēng)溫度迅速上升。如果冷卻器接了UPS，但是冷凍水水泵沒(méi)有接UPS，那么冷卻器只會(huì)把風(fēng)輸送到冷通道，而不會(huì)提供主動(dòng)制冷。這時(shí)，只有冷卻器的熱容量（冷卻盤管，盤管內(nèi)的冷凍水等）可以被利用。如果冷卻器和冷卻水泵都接了UPS，那么溫升情況將視冷水機(jī)組的配置而定（比如：蓄冷罐的配置、冷水機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間等）。
對(duì)于采用行級(jí)冷凍水冷卻器的冷通道封閉系統(tǒng)，如果冷卻器沒(méi)有接UPS，那么通道封閉系統(tǒng)里的負(fù)壓將會(huì)從機(jī)柜和通道封閉系統(tǒng)泄漏位置吸入熱風(fēng)，從而導(dǎo)致IT設(shè)備進(jìn)風(fēng)溫度升高。如果行級(jí)冷卻器接了UPS，那么溫升情況將取決于冷水機(jī)組的配置（比如：蓄冷罐的配置、冷水機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間等）。
對(duì)于機(jī)柜氣流遏制系統(tǒng)，情況基本上與配置行級(jí)冷卻器的冷通道和熱通道封閉系統(tǒng)類似。
然而，對(duì)于采用周邊部署的冷凍水冷卻器及吊頂?shù)臒嵬ǖ婪忾]系統(tǒng)，或者采用周邊部署的冷凍水冷卻器及穿孔地板的冷通道封閉系統(tǒng)，無(wú)論空氣冷卻器和冷凍水泵是否接UPS，通道封閉系統(tǒng)在制冷系統(tǒng)中斷后對(duì)溫升都有緩解作用，這是因?yàn)橥ǖ婪忾]系統(tǒng)可以通過(guò)在開(kāi)放的空間區(qū)域（冷通道）或者通過(guò)高架地板通道內(nèi)的水泥板，冷凍水管等提供冷熱容。這是由于冷熱氣流的分離阻止了冷熱氣流的混合，至少在制冷系統(tǒng)中斷初期是這樣的。
10.對(duì)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(shí)上將成為一個(gè)巨大的熱回風(fēng)通道，其溫度與熱通道相當(dāng)。對(duì)始終坐在位于數(shù)據(jù)中心辦公桌旁工作的IT人員來(lái)說(shuō)，這是個(gè)問(wèn)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(huì)受到負(fù)面影響。而且，這些區(qū)域可能會(huì)違反法規(guī)或熱指南對(duì)于超過(guò)濕球黑球溫度的規(guī)定。
四、結(jié)論
根據(jù)上文所討論的十大評(píng)估要素，下文總結(jié)了部分可能的評(píng)估結(jié)果及所推薦的解決方案：
1.數(shù)據(jù)中心采用冷/熱通道布局，高架地板用作送風(fēng)通道，機(jī)柜頂部和天花板之間的距離不足508毫米。如果所評(píng)估的數(shù)據(jù)中心情況如上，建議采用冷通道氣流遏制系統(tǒng)的解決方案。需要注意的是，如果高密度機(jī)柜不能從高架地板下獲得足夠的冷風(fēng)，則可能需要安裝活化地板或氣流分配單元�；罨匕迥軌�?qū)μ囟C(jī)柜進(jìn)行氣流流量調(diào)節(jié)。
2.數(shù)據(jù)中心采用冷/熱通道布局，無(wú)高架地板，吊頂用作回風(fēng)通道，機(jī)柜頂部和天花板之間的距離超過(guò)508毫米。如果所評(píng)估的數(shù)據(jù)中心情況如上，建議采用垂直風(fēng)管熱通道氣流遏制系統(tǒng)的解決方案。
3.數(shù)據(jù)中心未采用冷/熱通道布局，吊頂用作回風(fēng)通道，機(jī)柜頂部和天花板之間的距離超過(guò)508毫米，零星分布著高密度機(jī)柜。如果所評(píng)估的數(shù)據(jù)中心情況如上，建議采用垂直風(fēng)管機(jī)柜氣流遏制的解決方案。
4.數(shù)據(jù)中心未采用冷/熱通道布局，機(jī)柜頂部和天花板之間的距離不足508毫米，零星分布著高密度機(jī)柜。如果所評(píng)估的數(shù)據(jù)中心情況如上，建議采用機(jī)柜氣流遏制系統(tǒng)的解決方案。
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