數據機房氣流組織的常見類型及應用

數據中心制冷能耗基本可以占到數據中心能耗的三分之一上下。顯而易見，合理的冷卻方案對數據中心運行的經濟效益和社會效益至關重要。

當數據中心建成后，所處位置的氣候條件也就固定了，數據機房布局和冷源設備確定之后，數據機房內的氣流組織，對保證數據中心可靠運行的同時降低能耗，是一個關鍵點，也是一個難點。

一、優化氣流組織方案的原則

1、冷氣流方面，不浪費，盡量做到定向供應，定向冷卻。

2、熱氣流方面，從設備機柜出來后，盡量避免再與機房內冷氣流混合，這樣空調回風溫度會更高，使得空調蒸發器的換熱效率也會更高。

3、送風方面，盡量保持氣道通暢，除非必要，盡可能減少風機的負荷。

現有的氣流組織方式有很多，大致可分為上送風方式和下送風方式兩大類，每一類又有較為典型的四種氣流組織，共八種氣流方式。

二、下送風的四種典型方式

1、下送風（架空地板）+密封機柜送風

通過地板下（相當靜壓箱）把冷風送至IT機柜內部，帶走IT設備熱量后，熱氣流從機柜后部或者上部排出，回到空調。

特點：標準機柜前部配有密封風柜，機柜布置靈活，可以背靠背布置也可同向布置，該方案投資小，標準化施工非常方便。

適合：只適合用于新建項目，但是送風柜的尺寸限制了機柜的風量，一般單機功率密度在3kW以下。

2、下送風（架空地板）+冷通道

各機柜以面對面成排的方式布置，并實現冷通道封閉形成一個“冷池”，空調冷風通過架空地板的靜壓箱后再進入冷池，進行氣流二次均壓后再對IT設備進行冷卻，熱氣流從機柜的后部或者上部排出，回到空調。

特點：冷通道封閉有利于氣流組織的二次均衡，使得離空調距離不同機柜的進風量更加一致，也使得同一架機柜不同高度的設備進風溫差控制在2℃以內，較好地避免冷熱不均。

單機功率密度為4～8kW，如果需要冷卻更高密度的服務器，需要增加冷池面積或者安裝活化地板以獲得額外的冷量。

3、下送風（架空地板）+熱通道

通過地板下送風把冷風輸送至機柜附近，對熱通道進行封閉，熱風通過風管進入天花板回到空調。

特點：節能高效，但投資大，不宜施工，且不適用于蒸發式機房空調。熱風需強制抽風回到空調，這種方式實際采用較少。

適合：采用水冷空調的新建項目，單機功率密度可達5～8kW

4、下送風（架空地板）+活化地板+冷熱通道

同時在數據中心封閉冷、熱通道。地板下送風，部分使用活化地板，通過冷池二次均壓送入設備機柜，熱風通過風管進入天花板回到空調。

特點：這是方式2和方式3的綜合應用，屬于超高熱解決方案，缺點是投資過大。

適合：新建機房，機柜功率密度可達12～20kW。

三、上送風的四種典型方式

1、上送風+風管+下位送風或定向送風

通過風管、風量調節閥、風口等設備把冷風輸送至機柜附近，根據風管和機柜位置的不同，采取下位送風或定向送風，但是冷氣流在離開風口，進入服務器前還無法避免與熱氣流混合。

特點：風量、風向可調，投資比較低，省去了架空地板。

適合：改造或新建項目，機房功率密度不能太大，適用單機柜密度為1～2.5kW。

2、上送風+風管+冷風直接輸送至機柜

通過風管、風量調節閥、門板式送風器等設備把冷風直接輸入設備機柜內，這種方式冷通道封閉比較完整，為嚴格意義的精確送風。

這種形式的送風，必需要考慮相鄰空調設備的冗余互補，一旦某臺空調出現故障，相鄰的空調應改通過聯通的靜壓箱應急提供冷氣流。

特點：可對每個機柜進行風量調整，但是風管制作成本高，投資較大。

適合：適合一些老機房的改建，適用單機柜密度為2～3kW。

3、上送風+風管+冷池

機柜面對面布置，進行冷通道封閉，通過風管、導風柜、封閉冷通道二次均壓，送入設備機柜內。

特點：高熱機房解決方案，氣流組織合理，投資較大。

適合：適合一些老機房的基礎上的新建本項目，適用單機柜密度為5kW左右。

4、上送風+風管+冷風直接輸送或定向送風或下位送風

這是一種混合方式，適用于機房內機柜功耗相差較大的場合，對可以封閉的機柜進行冷通道封閉，對無法封閉的機柜采用開放方式，但風管的出口風量可調，并盡量靠近設備的進風口，實現部分區域精確送風，對機柜的冷量需求實現差異化解決。

特點：對前面幾種方案的綜合應用。

適合：適用用改建項目，特別是復雜的非標準場所，根據主設備的要求來封閉。由于是風管上送風，故單機柜功率不宜超過2.5kW，否則應給予額外的風量和冷量。

四、小結

目前機房制冷大多數采用上送風或下送風方式，從實際效果看，由于冷氣流受熱后自然上升，下送風氣流流動效果會優于上送風，有利于設備冷卻和降低風機功耗。

如果機房條件允許，建議盡量采用地板下送風方式，考慮到不同的機柜功率密度要求，再決定是否需要建立冷、熱通道，綜合性能上來說，冷通道要優于熱通道。