大功率密度數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)發(fā)展方向

自2002年以來，數(shù)據(jù)中心業(yè)界的人們一直在談論高功率密度數(shù)據(jù)中心將取代低功率密度數(shù)據(jù)中心。理論上，較高的密度將提高效率，同時減少能源消耗的費用，但是，數(shù)據(jù)中心在實現(xiàn)這些好處的同時，也將面臨冷卻故障的風險。今天，每臺機柜消耗超過10 kW的數(shù)據(jù)中心都被認為是高功率密度。密度也可以通過每平方英尺所消耗的能量來測量，這就是為什么許多高功率密度數(shù)據(jù)中心都是新建的，而不是增建的原因所在了。隨著機架密度的不斷增長，數(shù)據(jù)中心制造商和設計人員不得不提出更高效的冷卻解決方案來抵消能源的消耗。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心設計無法冷卻這些更高密度的數(shù)據(jù)中心，從而導致了CRAC等冷卻解決方案的發(fā)展;機柜采用水冷、 背門式 (Rear-door) 冷卻裝置;和通道密封遏制結構。但不幸的是，通常只是擴展基礎設施并添加CRAC單元(大型計算機房空調(diào))是不夠的。

現(xiàn)代可變速CRAC單元在以減小的負載運行時會增加能量開銷。不斷運行的CRAC設備是周圍最有效的和傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)之一。不幸的是，運行一臺CRAC單元來保持數(shù)據(jù)中心的冷卻，更不用說是多臺CRAC單元，并不是成本有效的，并且還會大大增加能源費用賬單。 背門式冷卻單元以及熱通道和冷通道封閉空間結構是當下最為流行和高效的冷卻解決方案，且不會消耗過多能量。

有效的氣流管理是一種成功的解決方案，可以有效的幫助防止數(shù)據(jù)中心過熱，并且還具有成本效益。一款背門式冷卻單元采用液體冷卻技術來為熱空氣交換冷空氣。背門在閉環(huán)系統(tǒng)中容納冷水，抵消由較高密度機架產(chǎn)生的熱量。通過在可能的最低溫度下使用冷凍或冷藏水，可以大大提高這種方法的效率。這樣做保證了整個運營時間感覺冷卻，并且抵消了任何意外的除濕。設計沒有高架地板、架空機械和結構電氣服務的數(shù)據(jù)中心被認為是背門式冷卻系統(tǒng)的最佳實踐方案。

通道密封遏制結構是一種預制系統(tǒng)，其將通道密封遏制設計的所有部件結合在獨立單元中。包括一款基礎的單元框架，其是一款通道遏制平臺，并且用于機柜錨定。熱通道和冷通道密封遏制均有助于提高數(shù)據(jù)中心的傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的效率，因為一個通道遏制結構有利于允許更高的數(shù)據(jù)中心操作環(huán)境溫度。較高溫度的數(shù)據(jù)中心由于較低的風扇速度，冷卻水中的溫度升高和自然冷卻的使用而得以能夠節(jié)省更多的能量。與為熱空氣交換冷空氣的背門式冷卻單元不同，熱通道和冷通道密封遏制結構最小化了混合在一起的熱空氣和冷空氣的量。該功能特征反過來又可以進一步增加冷卻基礎設施的容量和效率。

自然空氣冷卻是用于高功率密度數(shù)據(jù)中心的另一種系統(tǒng)。一處具有86華氏度操作環(huán)境溫度的數(shù)據(jù)中心可以由外部空氣冷卻，如果外部環(huán)境空氣持續(xù)保持在77華氏度以下，則數(shù)據(jù)中心無需花費額外的機械冷卻。這種冷卻方法的一大缺點是外部空氣可能攜帶灰塵雜質(zhì)進入數(shù)據(jù)中心。京都渦輪能夠作為一款過濾器來改善這一問題。其由通過兩部分空間旋轉(zhuǎn)的金屬輪組成。數(shù)據(jù)中心的熱空氣流過一個空間，而冷空氣則通過另一個空間進入。當熱空氣流過一個空間時，熱量傳遞到渦輪的金屬中，然后空氣流回數(shù)據(jù)中心，而外部的冷空氣將吸收來自金屬的熱量。

冷通道密封遏制的目的是在包含冷空氣的同時排出熱空氣。這包括安裝通道天花板，在任一端或頂部垂直墻壁系統(tǒng)安裝機架行門，這允許冷空氣重定向到服務器進氣口并防止熱空氣再循環(huán)。冷通道密封遏制也是節(jié)能的。冷通道密封遏制結構保證了將IT設備冷卻到制造商的規(guī)格。冷通道密封遏制結構通過產(chǎn)生去除熱點的不變氣流來保證更高的操作效率。因此，整個數(shù)據(jù)中心都有了更多的可用空間。

熱通道密封遏制圍繞數(shù)據(jù)服務器轉(zhuǎn)儲其加熱排氣的機架行。與冷通道密封遏制一樣，其作用是防止冷空氣和熱空氣的混合;然而，熱通道面對空調(diào)管道，送出熱空氣再循環(huán)被回收到冷空氣。這樣做需要具有一條用于熱空氣到達AC進入點的單獨路徑。在一些情況下，熱空氣達到AC線圈的最高溫度可以使冷卻噸數(shù)加倍。熱通道密封遏制可以使CRAC單元的冷卻能力加倍，從而降低成本，并提高效率。

隨著市場對數(shù)據(jù)處理需求的不斷增長，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)還將繼續(xù)呈現(xiàn)爆炸似發(fā)展，高功率密度的數(shù)據(jù)中心也將繼續(xù)增長。數(shù)據(jù)中心的運營經(jīng)理們現(xiàn)在需要負責降低功耗，并提高效率。擁有高功率密度數(shù)據(jù)中心可以提高性能和產(chǎn)出，但擁有高效的冷卻系統(tǒng)，則有助于大大降低企業(yè)數(shù)據(jù)中心的能源成本費用。