發(fā)熱是運行任何電氣設(shè)備（包括數(shù)據(jù)中心設(shè)備）的正常副作用。然而，在數(shù)據(jù)中心，過多的熱量積聚會損壞您的服務(wù)器。如果溫度過高，服務(wù)器可能會關(guān)閉，并且經(jīng)常在高于可接受的溫度下運行會縮短設(shè)備的使用壽命。

一個相關(guān)的問題是高濕度。如果濕度過低，可能會導(dǎo)致靜電放電，即兩個物體之間的電流突然流動，可能會損壞設(shè)備。如果濕度水平上升太高，可能會導(dǎo)致冷凝和設(shè)備腐蝕。灰塵等污染物也更容易聚集在高濕度的設(shè)備上，從而減少熱傳遞。為幫助防止這些問題，請將您的數(shù)據(jù)中心保持在正確的溫度下，這可以通過使用冷卻系統(tǒng)來實現(xiàn)。

數(shù)據(jù)中心冷卻標(biāo)準(zhǔn)

美國供暖、制冷和空調(diào)工程師協(xié)會 (ASHRAE) 發(fā)布了數(shù)據(jù)中心可靠運行溫度的指南。對大多數(shù)信息技術(shù) (IT) 設(shè)備類別的最新建議是 溫度在 18 到 27 攝氏度 (°C) 或 64 到 81 華氏度 (°F) 之間，露點 (DP) 為 -9?C DP到 15?C DP 和 60% 的相對濕度 (RH)。這些建議適用于 ASHRAE 類別 A1 至 A4 的設(shè)備。

ASHRAE 還為其各類設(shè)備提供具體建議。這些建議適用于設(shè)備通電并適用于 IT 設(shè)備，而不是電源設(shè)備。

• 對于 A1 級，推薦溫度為 15 至 32?C。推薦的露點和相對濕度范圍為 -12?C DP 和 8% RH 至 17?C DP 和 80% RH。
• 對于 A2 級，推薦溫度為 10 至 35?C。推薦的露點和相對濕度范圍為 -12?C DP 和 8% RH 至 21?C DP 和 80% RH。
• 對于 A3 級，推薦溫度為 5 至 40?C。推薦的露點和相對濕度范圍為 -12?C DP 和 8% RH 至 24?C DP 和 85% RH。
• 對于 A4 級，推薦溫度為 5 至 45?C。推薦的露點和相對濕度范圍為 -12?C DP 和 8% RH 至 24?C DP 和 90% RH。
• 對于 B 級，推薦溫度為 5 至 35?C。推薦的露點和相對濕度范圍為 8% RH 至 28?C DP 和 80% RH。
• 對于 C 級，推薦溫度為 5 至 40°C。推薦的露點和相對濕度范圍為 8% RH 至 28?C DP 和 80% RH。

在其先前版本的指南中，ASHRAE 建議使用更窄的溫度范圍。這些建議主要考慮的是可靠性和正常運行時間，而不是能源成本。隨著數(shù)據(jù)中心開始更多地關(guān)注節(jié)能技術(shù)，ASHRAE 發(fā)布了允許更寬溫度范圍的課程。

一些較舊的設(shè)備可能設(shè)計為較舊版本的 ASHRAE 標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)數(shù)據(jù)中心混合使用較舊和較新的設(shè)備時，確定使用哪些建議可能更具挑戰(zhàn)性。如果您有多種設(shè)備，則需要確定適用于您設(shè)施中所有設(shè)備的溫度和濕度范圍。

計算數(shù)據(jù)中心的總冷卻要求

確定理想溫度范圍后，您需要確定系統(tǒng)的熱量輸出，以便確定需要多少冷卻能力。為此，您需要估算數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有 IT 設(shè)備和其他熱源的熱量輸出。此信息將告訴您需要多少冷卻功率。

確定這一點將幫助您選擇能夠可靠地滿足您的需求的冷卻系統(tǒng)，同時讓您避免在不需要的容量上超支。使用下面描述的方法，任何人都可以計算數(shù)據(jù)中心的冷卻需求，以幫助保護其設(shè)備和數(shù)據(jù)。以下是計算數(shù)據(jù)中心冷卻要求的方法。

測量熱量輸出

熱量，即能量， 可以使用多種度量來表示，包括英熱單位 (BTU)、噸、卡路里和焦耳。熱量輸出可以使用每小時 BTU、每天噸和每秒焦耳（等于瓦特）來測量。

有這么多不同的度量來表示熱量和熱量輸出可能會導(dǎo)致一些混亂，尤其是在多個測量單位一起使用的情況下。目前，有一種趨勢是使瓦特成為測量熱量輸出的標(biāo)準(zhǔn)方法。BTU 和噸開始逐步淘汰。

您可能仍然有一些使用其他度量的數(shù)據(jù)。如果您有使用多個單位的數(shù)據(jù)，則需要將它們轉(zhuǎn)換為通用格式。您可以將它們轉(zhuǎn)換為瓦特標(biāo)準(zhǔn)，或者您可能希望將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)中最常見的測量值。以下是如何進行一些您可能需要的轉(zhuǎn)換：

• 要將每小時 BTU 轉(zhuǎn)換為瓦特，請乘以 0.293。
• 要將噸轉(zhuǎn)換為瓦特，請乘以 3,530。
• 要將瓦特轉(zhuǎn)換為每小時 BTU，請乘以 3.41。
• 要將瓦特轉(zhuǎn)換為噸，請乘以 0.000283。

IT設(shè)備的交流電源消耗的功率幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱量，而通過數(shù)據(jù)線發(fā)送的功率可以忽略不計。因此，以瓦特為單位的設(shè)備的熱輸出等于單位的功耗。有時，數(shù)據(jù)表還提供以 BTU 為單位的每小時熱量輸出，但您只需在計算中使用這些數(shù)字之一。通常最容易使用瓦特。

這條規(guī)則有一個例外——互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議語音 (VoIP) 路由器。這些路由器消耗的功率的三分之一可能會發(fā)送到遠程終端，導(dǎo)致它們的熱量輸出低于它們消耗的功率。VoIP 路由器的熱量輸出和功率之間的差異通常不足以在您的計算中產(chǎn)生顯著差異，但如果您想要更精確的結(jié)果，您可以將其包括在內(nèi)。

確定完整系統(tǒng)的熱輸出

要計算系統(tǒng)（例如數(shù)據(jù)中心）的總熱量輸出，您只需將系統(tǒng)中所有組件的熱量輸出相加即可。在數(shù)據(jù)中心，這些組件包括 IT 設(shè)備和其他設(shè)備，例如 不間斷電源 (UPS) 系統(tǒng)、配電系統(tǒng)和空調(diào)裝置。它還包括照明和人。您可以使用一些簡單的規(guī)則來確定這些組件的熱量輸出。

UPS 和配電系統(tǒng)的熱輸出包括固定損耗和與運行功率成正比的損耗。這些損失在此類設(shè)備的所有品牌和型號中相對一致。您還可以將標(biāo)準(zhǔn)值用于照明的熱量輸出和值。這些值是估計值，但它們足夠一致，不會在您的冷卻需求計算中造成重大錯誤。

空調(diào)機組中的風(fēng)扇和壓縮機會產(chǎn)生大量熱量，但這些熱量會釋放到室外而不是數(shù)據(jù)中心。因此，空調(diào)不會增加數(shù)據(jù)中心的熱負(fù)荷。然而，它們產(chǎn)生的熱量確實會影響它們的效率。在調(diào)整空調(diào)尺寸時，您應(yīng)該考慮到這種效率損失。

計算冷卻負(fù)荷所需的其他數(shù)據(jù)是中心的占地面積（以平方英尺為單位）和額定電氣系統(tǒng)功率。

您可以進行深入的熱分析以確定數(shù)據(jù)中心中每個組件的確切熱輸出，但使用上面列出的標(biāo)準(zhǔn)進行快速估計是計算數(shù)據(jù)中心或服務(wù)器機房冷卻要求所需的全部內(nèi)容。使用估計的結(jié)果將落在更詳細(xì)分析的典型誤差范圍內(nèi)。此外，任何人都可以在沒有特殊培訓(xùn)的情況下使用估計進行計算這一事實是一個優(yōu)勢。

要計算數(shù)據(jù)中心或服務(wù)器機房的總熱量輸出，請先進行以下計算。

• 將所有 IT 設(shè)備的負(fù)載功率相加。這個數(shù)字等于熱量輸出。
• 對帶電池的 UPS 系統(tǒng)使用以下公式：（0.04 x 電源系統(tǒng)額定值）+（0.05 x IT 負(fù)載總功率）。如果使用冗余系統(tǒng)，則不包括冗余 UPS 的容量。
• 對配電系統(tǒng)使用以下公式：(0.01 x 電力系統(tǒng)額定值) + (0.02 x IT 負(fù)載總功率)。
• 要計算照明的熱量輸出，請使用以平方英尺或平方米為單位的建筑面積。然后，使用以下公式之一：2.0 x 以平方英尺為單位的建筑面積或 21.53 x 以平方米為單位的建筑面積。
• 要計算數(shù)據(jù)中心人員產(chǎn)生的熱量，請將同一時間在該設(shè)施中的最大人數(shù)乘以 100。

接下來，將上面列出的計算中的小計相加。這將為您提供房間或設(shè)施的總熱源輸出。

其他熱源

到目前為止，我們還沒有考慮來自數(shù)據(jù)中心外部來源的熱量的可能性，例如透過窗戶的陽光和通過外墻傳導(dǎo)的熱量。對于許多小型數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器機房來說，這不是問題，因為它們中的許多都沒有窗戶或外墻。然而，一些小型數(shù)據(jù)中心確實有這些東西。較大的數(shù)據(jù)中心通常有窗戶、墻壁和屋頂，這些窗戶、墻壁和屋頂都暴露在外面，可以讓額外的熱量進入。

如果數(shù)據(jù)中心或房間的大部分墻壁或天花板暴露在室外或有大量窗戶，請咨詢 HVAC 顧問。HVAC 專業(yè)人員可以評估房間的最大熱負(fù)荷。將 HVAC 顧問確定的負(fù)載添加到您之前計算的總熱量輸出中。

加濕

在計算冷卻要求時，您還需要考慮補充加濕。空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計目的是除熱之外還控制濕度。在理想情況下，該系統(tǒng)將保持空氣中的水量恒定，無需額外加濕。然而，大多數(shù)空調(diào)系統(tǒng)的空氣冷卻功能會產(chǎn)生大量冷凝，因此會降低濕度。您需要使用補充加濕設(shè)備來彌補這種濕度損失。這種加濕設(shè)備會增加更多的熱負(fù)荷，您需要通過增加冷卻設(shè)備的容量來進行補償。

但是，在某些情況下，空調(diào)系統(tǒng)可能不會導(dǎo)致任何冷凝。在許多配線間和小型數(shù)據(jù)室中，空調(diào)系統(tǒng)使用管道將大量回風(fēng)與大量送風(fēng)分開。在此設(shè)置中，不會形成冷凝，并且您不需要額外的加濕。相反，空調(diào)機組可以 100% 的容量運行。

然而，在具有大量空氣混合的大型數(shù)據(jù)中心中，空調(diào)系統(tǒng)需要提供較低溫度的空氣，以補償高溫廢氣的再循環(huán)。這會導(dǎo)致大量除濕和補充加濕的需要，從而導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)的性能下降。為了適應(yīng)這種情況，您需要將空調(diào)系統(tǒng)加大 30%。

因此，如果您有一個帶有管道回風(fēng)的小型系統(tǒng)，您可能不需要考慮濕度。但是，如果您有一個更大的系統(tǒng)來混合空氣，您可能需要將空調(diào)系統(tǒng)的尺寸加大 30%。

其他超大尺寸要求

您還需要為冷卻系統(tǒng)增加額外容量，以應(yīng)對潛在的設(shè)備故障和負(fù)載增長。

沒有任何設(shè)備是萬無一失的，在某些時候，您的一些冷卻設(shè)備會發(fā)生故障。由于空調(diào)裝置的技術(shù)問題，您不能讓數(shù)據(jù)中心的溫度升高。您需要定期使每個冷卻裝置脫機以進行維護。您可以通過為冷卻系統(tǒng)添加冗余容量來規(guī)劃這些需求。經(jīng)驗法則是在預(yù)算允許的情況下添加盡可能多的冗余容量。你應(yīng)該至少有 n+1 冗余，這意味著你比你需要的多一個單元。

您還應(yīng)該增加額外的容量以適應(yīng)未來潛在的負(fù)載增長。公司正在生成的數(shù)據(jù)量正在迅速擴大，對數(shù)據(jù)存儲的需求也隨之增長。提前擴大冷卻能力將使您能夠更輕松地滿足不斷增長的需求并在未來更快地擴展。您應(yīng)該為潛在增長增加的超大容量取決于您對數(shù)據(jù)中心的預(yù)測。

確定空氣冷卻設(shè)備尺寸

通過考慮上面列出的所有因素確定您的冷卻要求后，您就可以準(zhǔn)確地確定空調(diào)系統(tǒng)的尺寸。這些因素是：

• 設(shè)備的冷負(fù)荷或熱輸出
• 照明的熱量輸出
• 人員熱量輸出
• 如有必要，您的建筑物的冷負(fù)荷
• 由于加濕效應(yīng)而需要的任何超大尺寸
• 超大冗余
• 為潛在的未來增長而過度配置

獲得與您的數(shù)據(jù)中心相關(guān)的所有上述數(shù)字后，只需將它們相加即可。結(jié)果就是您的數(shù)據(jù)中心所需的冷卻能力。通常，所需的冷卻能力 大約是預(yù)期 IT 負(fù)載 加上任何冗余容量的 1.3 倍，尤其是對于較小的服務(wù)器機房。不過，您計算的冷卻負(fù)荷可能與此不同，尤其是在您運營更大的數(shù)據(jù)中心時。

冷卻方式

您可以使用許多不同的產(chǎn)品和技術(shù)來保持?jǐn)?shù)據(jù)中心的適當(dāng)溫度。最適合您的產(chǎn)品將取決于您的冷負(fù)荷、設(shè)施設(shè)置和其他因素。 您可以選擇的一些 冷卻技術(shù)包括：

• 冷水機： 冷水機通過從一個元件中去除熱量并將熱量轉(zhuǎn)移到另一個元件中來保持服務(wù)器冷卻。
• 冷通道遏制系統(tǒng)： 一些 氣流管理解決方案 專注于遏制冷空氣。冷通道封閉解決方案將供應(yīng)氣流與冷卻單元分開，從而實現(xiàn)更精確的溫度控制并提高效率。
• 熱通道封閉系統(tǒng)： 熱通道封閉解決方案包含熱廢氣并將其直接返回空調(diào)單元，防止其與供應(yīng)空氣混合。將溫暖的空氣返回到空調(diào)裝置可以提高它們的性能。
• 盲板： 盲板阻擋了機架之間的空間，防止空氣在機架之間再循環(huán)并幫助您保持一致的溫度。
• 定向或高流量地磚： 定向和高流量地磚有助于將空氣引導(dǎo)至您的設(shè)備，從而提高系統(tǒng)效率并幫助您充分利用冷卻能力。
• 下流式冷卻： 下流式冷卻系統(tǒng)將冷空氣從設(shè)備底部向下引導(dǎo)。熱廢氣通過設(shè)備頂部進入，然后通過內(nèi)部冷卻機制，然后進入數(shù)據(jù)中心。
• 行內(nèi)冷卻： 行內(nèi)冷卻裝置安裝在它們正在冷卻的設(shè)備附近。您可以在地板或天花板上安裝行內(nèi)裝置。行內(nèi)冷卻解決方案允許高度可擴展的冷卻系統(tǒng)，并且由于它們靠近您的設(shè)備，使您能夠快速消除高熱負(fù)荷。
• 便攜式冷卻： 便攜式冷卻裝置可讓您增加冷卻系統(tǒng)的靈活性。您可以隨時在需要的地方準(zhǔn)確地增加冷卻能力。您可以使用便攜式冷卻裝置進行局部冷卻和區(qū)域冷卻。
• 機架門熱交換器： 機架門熱交換器直接固定在服務(wù)器機架上。他們將服務(wù)器機架的熱量輸出并從空氣中交換，然后再將其排放到數(shù)據(jù)中心。它們可以具有主動、被動或微通道熱交換器。
• 機架式冷卻： 您可以將空調(diào)機組直接安裝在機架上，從而實現(xiàn)非常精確的冷卻。

您設(shè)計冷卻系統(tǒng)的方式也會對冷卻效率和效果產(chǎn)生重大影響。您設(shè)置數(shù)據(jù)中心和放置冷卻設(shè)備的方式會影響冷卻系統(tǒng)的效率。如果您的數(shù)據(jù)中心所在的氣候允許，您還可以設(shè)計您的系統(tǒng)以利用自然冷卻。