對(duì)于任何數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，最重要的任務(wù)之一就是環(huán)境監(jiān)控和管理。高溫和高濕度會(huì)損壞IT設(shè)備，導(dǎo)致其發(fā)生故障。這可能會(huì)給數(shù)據(jù)中心內(nèi)的任何工作人員帶來(lái)不舒適的環(huán)境。

幸運(yùn)的是，有許多系統(tǒng)和技術(shù)可以幫助監(jiān)控和管理數(shù)據(jù)中心冷卻，以將溫度和濕度水平保持在最佳范圍內(nèi)。

什么是數(shù)據(jù)中心冷卻？

數(shù)據(jù)中心消耗大量電力，這些電力會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量。設(shè)施內(nèi)安裝的設(shè)備越多，產(chǎn)生的熱量就越大。數(shù)據(jù)中心冷卻是指確保數(shù)據(jù)中心設(shè)施內(nèi)溫度和濕度達(dá)到理想水平的設(shè)備、工具、系統(tǒng)、技術(shù)和流程的集合。

適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)中心冷卻可確保整個(gè)設(shè)施獲得足夠的冷卻、通風(fēng)和濕度控制，以使所有設(shè)備保持在所需的溫度范圍內(nèi)。

數(shù)據(jù)中心冷卻為何如此重要？

高溫和高濕是IT和電氣設(shè)備所不希望出現(xiàn)的環(huán)境條件。大多數(shù)IT設(shè)備和設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生熱量，需要快速散熱，以免影響其性能。過(guò)熱和過(guò)濕會(huì)損壞設(shè)備和設(shè)備，導(dǎo)致其發(fā)生故障并停止工作。設(shè)備損壞可能會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)和其他安全問(wèn)題。這些風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加運(yùn)營(yíng)成本，因?yàn)楸仨毟l繁地維修或更換設(shè)備。

由于大多數(shù)數(shù)據(jù)中心都運(yùn)行A1和A2級(jí)設(shè)備，設(shè)施管理人員必須確保其冷卻系統(tǒng)能夠勝任這項(xiàng)任務(wù)。購(gòu)買額外或最新的設(shè)備以滿足冷卻需求，這解釋了為什么專家預(yù)測(cè)到2025年美國(guó)數(shù)據(jù)中心冷卻市場(chǎng)將達(dá)到35億美元以上。

數(shù)據(jù)中心冷卻如何工作？

數(shù)據(jù)中心的冷卻工作原理是去除空氣中的多余熱量，并用較冷的空氣代替。這通常通過(guò)以下幾種方式之一實(shí)現(xiàn)：

● 將熱空氣排到室外，然后將室外空氣帶入室內(nèi)，進(jìn)行冷卻并在設(shè)施內(nèi)循環(huán)。

● 通過(guò)冷卻來(lái)回收內(nèi)部空氣，通常通過(guò)冷熱通道設(shè)計(jì)來(lái)最大限度提高冷卻效率。

● 將熱空氣排到室外，然后將預(yù)冷的室外空氣吸入設(shè)施內(nèi)以冷卻。這種方法稱為自由冷卻，僅適用于氣候較冷的設(shè)施。

● 將設(shè)施冷卻或加熱至最高推薦溫度，一旦設(shè)備發(fā)生故障，則更換設(shè)備。使用這種所謂的熱冷卻或緊耦合冷卻可能更便宜，因?yàn)槠渌鋮s方法的成本可能遠(yuǎn)高于設(shè)備更換成本。

當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)和技術(shù)

空氣冷卻和液體冷卻是數(shù)據(jù)中心最流行的兩種冷卻類型。

空氣冷卻

這種冷卻方法非常適合小型數(shù)據(jù)中心或?qū)⒓芸盏匕迮c冷熱通道設(shè)計(jì)相結(jié)合的較老數(shù)據(jù)中心。當(dāng)計(jì)算機(jī)房空調(diào)(CRAC)單元或計(jì)算機(jī)房空氣處理器(CRAH)發(fā)出冷空氣時(shí)，架空地板下方的壓力會(huì)增加，并將冷空氣送入設(shè)備入口。冷空氣取代熱空氣，然后熱空氣返回CRAC或CRAH，在那里冷卻并再循環(huán)。

熱氣通道和冷氣通道可提高空氣冷卻系統(tǒng)的效率，因?yàn)檫@樣可以更有針對(duì)性地布置進(jìn)氣口和排氣口。這樣可以防止熱氣和冷氣混合，從而使冷卻CRAC或CRAH能夠更有效地工作。

此外，CRAH比CRAC更高效，因?yàn)樗胪獠靠諝獠⑹褂美鋬鏊皇侵评鋭﹣?lái)冷卻空氣。CRAC的功能類似于使用制冷劑來(lái)冷卻空氣的家用空調(diào)。CRAC設(shè)備更適合小型數(shù)據(jù)中心機(jī)柜，因?yàn)樗鼈儫o(wú)法跟上企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心的步伐。

冷熱通道布局

在這種布局中，服務(wù)器機(jī)柜和機(jī)架按行排列，每行朝向與其前面的方向相反。

這種設(shè)備配置的冷進(jìn)氣口和熱空氣口彼此面對(duì)，形成交替的冷熱空氣通道。每個(gè)通道中的CRAH可排出或泵入空氣，因此冷卻系統(tǒng)可高效工作。熱空氣從熱通道排出，冷空氣則通過(guò)冷通道泵入。

可以在布局中添加門(mén)和墻壁，以進(jìn)一步引導(dǎo)氣流。機(jī)柜應(yīng)盡可能裝滿，以避免空隙、縫隙和電纜開(kāi)口，因?yàn)檫@些空隙、縫隙和電纜開(kāi)口可能會(huì)將熱空氣或冷空氣泄漏到對(duì)面的過(guò)道中，導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)超負(fù)荷工作。

液體冷卻

相對(duì)較新的技術(shù)是液體冷卻。它是一種更高效、更經(jīng)濟(jì)的冷卻系統(tǒng)，因?yàn)樗梢园惭b在最需要它的數(shù)據(jù)中心設(shè)備上。液體比空氣更有效地將熱量從發(fā)熱量源轉(zhuǎn)移出去。它還可以支持更高的設(shè)備密度和產(chǎn)生高于平均水平的熱量的物品，例如高密度和邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)中心。

液體冷卻主要有兩種類型：

液浸冷卻：這種方法將整個(gè)電氣設(shè)備置于封閉系統(tǒng)中的介電流體中。流體吸收設(shè)備發(fā)出的熱量，將其轉(zhuǎn)化為蒸汽并凝結(jié)，幫助設(shè)備冷卻。

直接芯片液體冷卻：這種方法使用柔性管將不可燃介電流體直接輸送到產(chǎn)生最多熱量的處理芯片或主板組件，例如CPU或GPU。流體吸收熱量并變成蒸汽，然后通過(guò)同一根管道將熱量帶出設(shè)備。

未來(lái)的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)和技術(shù)

盡管液體冷卻仍然相對(duì)較新，但其他數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)即將問(wèn)世，例如地?zé)崂鋮s方法、使用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)更好地監(jiān)控和管理冷卻的智能技術(shù)以及蒸發(fā)冷卻。

利用自然冷卻數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心可以利用自然資源來(lái)冷卻其設(shè)施的一些方法如下：

地?zé)崂鋮s利用地表以下近乎恒定的地球溫度來(lái)提供冷卻。這是幾個(gè)世紀(jì)前用來(lái)保持食物低溫的古老方法，并適應(yīng)了現(xiàn)代時(shí)代。在數(shù)據(jù)中心，地?zé)崂鋮s使用閉環(huán)管道系統(tǒng)，其中的水或其他冷卻劑通過(guò)地下的垂直井流動(dòng)，并充滿傳熱液體。

蒸發(fā)冷卻或沼澤冷卻利用了水在流動(dòng)的空氣中蒸發(fā)并變成氣體時(shí)的溫度下降。風(fēng)扇通過(guò)水或冷卻劑濕潤(rùn)的墊子吸入溫暖的數(shù)據(jù)中心空氣，隨著液體蒸發(fā)，空氣變冷并被推回?cái)?shù)據(jù)中心。它的成本只是風(fēng)冷HVAC系統(tǒng)的一小部分，并且在低濕度氣候下效果最佳。

太陽(yáng)能冷卻將太陽(yáng)的熱量轉(zhuǎn)化為可用于數(shù)據(jù)中心空氣冷卻系統(tǒng)的冷卻。該系統(tǒng)收集太陽(yáng)能并使用熱驅(qū)動(dòng)冷卻過(guò)程來(lái)降低建筑物內(nèi)的空氣溫度。這在陽(yáng)光充足的地區(qū)或希望以更環(huán)保的方式補(bǔ)充現(xiàn)有冷卻的數(shù)據(jù)中心非常有用。

使用智能技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)中心冷卻

由于許多較新的數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)需要設(shè)施所有者進(jìn)行大量投資，因此智能技術(shù)已成為一種流行的選擇。數(shù)據(jù)中心智能助手、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)可以更有效地監(jiān)控設(shè)施并實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整以確保最佳溫度和濕度水平。例如，谷歌使用智能溫度控制來(lái)減少熱量輸出和冷卻使用量。

數(shù)據(jù)中心冷卻機(jī)器人可以在設(shè)施內(nèi)移動(dòng)，監(jiān)測(cè)特定服務(wù)器機(jī)柜的溫度和濕度水平。手動(dòng)監(jiān)測(cè)機(jī)柜溫度的一個(gè)挑戰(zhàn)是，機(jī)柜打開(kāi)后，情況會(huì)立即發(fā)生變化。

數(shù)據(jù)中心的需求只會(huì)增加，因此設(shè)施所有者及其客戶必須考慮更高效、更經(jīng)濟(jì)的冷卻解決方案。無(wú)論是考慮對(duì)環(huán)境危害較小的選擇，例如地?zé)岷兔赓M(fèi)冷卻，還是投資新技術(shù)，例如用于高功率服務(wù)器的液浸冷卻，每個(gè)人都能找到適合自己的方案。

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