提高資料中心冷卻效率的五項策略

妥善密封資料中心環境

樓層、牆壁和天花板產生的冷卻損耗，或從資料中心外面進入的濕氣，都將降低冷卻系統的效率。因此，資料中心應盡可能與一般建築及外部環境隔離。

美國冷卻空調學會（ASHRAE）已明確規定：資料中心環境最佳的相對濕度範圍為40%至55%。必要時，計算機房精密空調設備（CRAC）會通過加濕或除濕調節濕度，這兩種方法都消耗能源。有效的氣密可減少加濕或除濕所消耗的能量。

優化氣流效率

今大多數的設備設計為正面進氣，背面排氣。這種設計使得設備機架可通過正確擺放來形成熱通道／冷通道。按照這種方法擺放機架，各排機架相對而立，對立排列的機架的正面從同一通道（「冷」通道）吸收冷空氣。兩排的熱空氣進入「熱」通道，提高了返回至精密空調CRAC的空氣溫度，使得CRAC更為高效地運行。使用熱通道／冷通道方法時，精密空調CRAC設備應與熱通道相互垂直，以減少空氣流動和防止熱空氣返回空調時向迴流入冷通道。天花板上迴風設計可大限度地防止熱冷空氣混合。

▲冷、熱通道示意圖

使用液體節能裝置　實現免費冷卻

液體節能裝置系統一般建置在冰水或乙二醇冷卻系統中，與由冷卻水塔、蒸發式冷卻器或乾式水冷卻器組成的排熱系統一起使用。此為大多數資料中心環境的理想選擇，因其不受外部濕度影響，可在較大的溫度/濕度變化範圍內運行。也不會為資料中心增加任何額外的空氣過濾需要。

提高室內空調設備的效率

精密空調CRAC設備的效率優化存在三個關鍵因素，包括設備在部分負載時的效率、相對於潛熱，設備消除顯熱的效率（顯熱比）以及多台設備的協調工作效率。

提高部分負載時的效率

有多種方法可改變直接蒸發式精密空調CRAC的容量。最為普遍的方法是採用四步壓縮機卸載技術以及Digital Scroll數位渦捲式壓縮機技術。四段式壓縮機卸載技術的工作原理是通過阻止冷卻劑注入系統中的某些氣缸，有限度地減少因控制容量的需要而週期性地開啟和關閉壓縮機。數位渦捲式旋技術讓壓縮機不會週期性關閉。它在調整容量的同時還線性減少能耗，從而優化系統性能和控制。數位渦捲壓縮機技術提供了一種更先進的方法，可根據所需負載精確匹配容量和功率，與標準固定容量的壓縮機相比，可大大減少電力消耗。

改善顯熱　潛熱消除能力

IT設備產生顯熱。潛熱來自於人體和戶外濕氣的滲入（可通過前述的氣密將濕氣的滲入降至最少）。

隨著伺服器密度或容量的增加，顯熱負載也隨之增加。潛熱負載不受影響。因此，使用可在100%顯熱容量下運行的冷卻解決方案（必須除濕時除外），可減少能耗。在較低容量時運行可變容量壓縮機，將提高蒸發器盤管的溫度。這意味著只發生較少的潛熱冷卻。在大多數負載情況下，蒸發器盤管溫度可高至實現100%顯熱冷卻的水平。因此，無需任何能源來增加不經意中被消除的濕度。

安裝輔助冷卻系統

輔助冷卻系統是相對較為新型的資料中心冷卻方法，經證實，高架活動地板制冷是機房環境管理的有效方法，但是，當機架密度超過5KW，以及室內負載多樣性增加時，就應採用輔助冷卻以提高冷卻系統的性能和效率。

密度較高時，機架下層的設備可能消耗大部分的冷空氣，導致剩餘的冷空氣不足以冷卻機架上層的設備。高架地板的高度對可在室內分配的空氣流量形成空間限制，因此增加額外的室內傳統空調設備可能無法解決該問題。

Uptime Institute指出，位於資料中心機架上層的三分之一的設備發生故障的概率是位於下層的三分之二的設備的兩倍。該機構還預估，溫度高於70°F時，每增加18°F，電子產品的長期可靠性將下降50%。

採用冷媒泵送式冷卻基礎架構為提高機架熱密度和應對較為複雜的室內環境之解決方案，它支持冷卻設備直接安裝在高熱密度機架上方或並排安裝，以補充來自地板下的冷空氣。該解決方案有諸多好處，包括提高冷卻系統擴展性、加大靈活性以及提高能效。

從有效性方面看，冷媒比水更適用於高熱密度冷卻。例如Emerson旗下Liebert XD系統，便是使用R134冷媒以液態形式輸送，一遇到空氣便轉化為氣態。R134的散熱效率約為水的7倍，同樣也是空氣散熱效率的7倍。即使不幸冷媒洩漏，它還可確保昂貴的IT設備不致受到損壞。

<本文出自Emerson Network Power 白皮書>

	關於作者
	胡嘉慶任職Emerson台灣區總經理，主要負責其整體業務及行銷，擁有各大型金融、通訊、相關大型製造業專案管理經歷。於工程與資訊產業已累積超過二十年之久的專業技術經驗，贏得不少客戶支持與認同。