WP153R0在已有数据中心部署冷热气流遏制系统

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1、.在已有数据中心部署冷热气流遏制系统与未采用气流遏制措施的传统数据中心相比，气流遏制解决方案能够消除热点，提高节能效果。对已有数据中心来说，最正确气流遏制解决方案取决于数据中心的约束条件。对于热通道气流遏制系统，因为可以取得最好的节能效果，所以倍受青睐。而对于采用高架地板作为气流分配方式的已有数据中心，冷通道气流遏制系统那么更简单易行、经济高效。一般来说，气流遏制能为已有数据中心带来如下一些重要益处：通过防止热点的出现可以提高可靠性。气流遏制可以防止冷热气流混合，从而为IT设备提供均匀的、更低的进气温度，从而减少热点的发生。通过消除热回风再循环，能够提高机柜功率密度。对于一个未采用气流遏制措施

2、的传统高架地板数据中心来说，机柜功率密度一般保持在平均6千瓦/机柜以下，以防止IT设备排出的热风再循环重新进入IT设备。通过采用气流遏制以及密封孔洞，切断了热风再循环的路径，因此机柜的功率密度可以提高，而且不必担忧热点的威胁。通过增大经过冷却装置空气的“温差冷送风与热回风之间的温差来提高制冷能力。在一个未采用气流遏制措施的传统高架地板数据中心内，制冷装置所供给的冷风中，因为存在一些泄漏通道，其中50%以上的冷风会绕过IT设备直接返回制冷装置。在采用气流遏制系统后，供给的冷风将被直接直接送入IT设备，吸收热量并将这些热量输送到制冷装置。排气温度越高，制冷装置的温差将越大，可以将制冷能力提高20%

3、，甚至更高。因为采用了气流遏制系统，可以有效隔离冷热气流，所以能够关闭多余的制冷装置，从而提高了制冷系统的节能。另外，自然冷却的时间也得以延长。也就是说，当室外温度低于室内温度时，制冷系统的压缩机不必工作就能将热量排到室外。部署气流遏制系统的两种方法从大的方面来说，冷气流遏制与热气流遏制是实施气流管理策略的两种方法，与未采用气流遏制的传统架构相比，它们都能够实现大幅节能。那么，我们为什么要从它们当中选择其一呢.为什么不能同时采用冷热气流遏制，并将设施的其它区域采用楼宇通风系统进展冷却呢.除了IT机柜位于比拟恶劣的环境外比方生产车间，同时采用冷热气流遏制并不会带来多少好处。采用其中一种就足以防止

4、冷热气流的混合。如需了解更多有关气流分配的信息，请参见第55号白皮书用于IT环境的各种气流分配方案。气流遏制方法图1热气流遏制冷气流遏制气流遏制方法分类垂直风管机柜气流遏制垂直风管热通道气流遏制行级制冷热通道气流遏制机柜气流遏制冷通道气流遏制行级制冷冷通道气流遏制在已有数据中心部署冷热气流遏制系统图1所示的是冷热气流遏制的各种类型。对于已有数据中心来说，哪种类型的气流遏制更为适宜呢.这个问题在生产商、数据中心咨询人员和终端用户之间产生了剧烈的争论。实际上，终究哪种最好，主要取决于设施的制约条件。一些IT经理可以为数据中心在两种甚至多种气流遏制方法中进展选择，而另一些IT经理出于物理制约的原因，

5、可能只能选择其中一种，冷气流遏制或 热气流遏制。以下章节将介绍如何确定部署哪种气流遏制解决方案的步骤，从评估设施现状开场，到审查所有可行解决方案，直至最终选出适合的气流遏制解决方案。评估设施现状在为特定数据中心选择适合的气流遏制解决方案时，评估设施现状是十分重要的，而且应该提前完成。评估时，应将制约因素记录下来。制约是指那些无法克制的障碍，或者只有花费巨额费用才能改变或导致不可承受的结果。例如，提高已有数据中心室内净高是不现实的，因此被认为是一种制约。气流遏制可能会导致已有火灾探测/灭火系统故障，而这就是不可承受的后果，因此这也被视作制约。每个制约都必须仔细检查，以确定其对气流遏制解决方案部署

6、的影响，以及考虑本钱因素，它是否适合，或者撤除它是否会有其它负面影响。对于复杂的工程，专家的审查十分必要，他们能够审查本钱和制约造成的后果，而这些是最终用户可能无法意识到的。一旦某些制约的后果可以肯定、清晰明了，那么关键是审查它们，从而来判断它们能否改良或调整，以期到达更好的整体效果。已有数据中心设施有各种环境制约因素，而且并未在客户的控制之中。这些制约包括设施制约、法规制约或不可更改的业务需求等。以下是一些制约的实例：IT设备布局数据中心缺乏统一一致的冷/热通道布局，这严重制约了可选的气流遏制解决方案。有着合理宽度的冷/热通道布局是通道气流遏制解决方案部署的重要条件。从长远来看，建议用户最终

7、将其IT设备转化成冷/热通道布局，以便拓宽气流遏制解决方案的选择X围。室内净高这个制约可能表达在室内净高不够，无法安装吊顶来用作回风通道。这通常是采用垂直风管热通道气流遏制或垂直风管机柜气流遏制解决方案的必要条件。高架地板深度当高架地板深度过小时，将无法为任何高密度机柜提供足够冷风量，这被认为是一个制约。这主要是因为高架地板设计不佳，或因为高架地板下面的布线、和管网造成的阻碍。这将限制冷通道气流遏制解决方案的部署。房间立柱位置在数据中心，支撑立柱一般有两个主要位置在一行机柜中间或与机柜通道对齐，这可能出现支撑立柱与通道气流遏制面板出现相互干预的情况。布线架空电缆可能会与垂直风管气流遏制面板相互

8、干预。鉴于这个制约因素，就可能无法部署垂直风管热通道气流遏制解决方案或垂直风管机柜气流遏制解决方案。但如果布线只是穿过通道的某一位置，垂直风管解决方案仍然可行。气流分配类型2通常较难改变已有数据中心的气流分配类型，而在确定部署某种特定气流遏制方法的投资额和复杂度时，气流分配类型非常关键。例如，对于采用自然送风与准确回风的数据中心来说，部署热气流遏制解决方案较为简单且经济高效，而对于采用准确送风与自然回风的数据中心来说，部署冷气流遏制解决方案那么较为简单和经济高效。自然送风与准确回风准确送风与自然回风对照明的考虑在已有数据中心创立一个气流遏制区域，可能会导致该区域的照明效果不佳。尽管一些气流遏制

9、解决方案已使用透明或半透明的顶棚让已有光线照入，但它还是会降低光照强度，特别是在面板脏的时候。对火灾探测和灭火系统的考虑活化地板在部署气流遏制系统后，大量气流将在IT设备处被收集并输送回制冷装置。这种气流的高速流 活化地板是提高高架地板效用的一种措施。它能够根据排风温度，通过调节风扇的RPM每分钟转速，来控制气流流量。借助它，在未部署气流遏制系统的动模式能够稀释烟雾，因此，对需要必要烟气浓度的火灾探测和灭火构成了严重的挑战。火灾探测器的启动受到局部气流模式和烟雾稀释的影响，而灭火剂喷射那么受空气流量以及用于部署气流遏制系统设备相关障碍的影响。情况下，可通过提高气流流量，可支持高达12kW的机柜

10、功率密度。下列图所示为一个应用例如。对制冷系统运行中断期间的考虑在发生制冷系统运行中断时，气流遏制解决方案会对此期间剩余的可用时间产生一定的影响。如 需了解更多有关此问题的信息，请参见第179号白皮书数据中心在制冷系统中断期间的温升。对IT设备周边工作环境的考虑在部署冷气流遏制系统后，房间的其它区域事实上将成为一个巨大的热回风通道，其温度与热通气流分配单元道相当。对始终坐在位于数据中心办公桌旁工作的IT人员来说，这是个问题。除了影响人体舒适度外，任何位于数据中心周边的IT设备的可靠性也会受到负面影响。而且，这些区域可能会气流分配单元ADU安装在机柜底部的U型空间实现垂直送风，在前门和效劳器间形

11、成了一违反OSHA 法规或ISO7243指南对于超过湿球黑球温度的规定。个冷气流“风幕。它能支持高达每机柜4kW的机柜功率密度。可能的评估结果及解决方案下面各点总结了局部可能的评估结果和推荐的解决方案。数据中心采用冷/热通道布局。高架地板用作送风通道。机柜顶部和天花板之间的距离缺乏508毫米20英寸。如果所评估的数据中心情况如上，请阅读下文名为“冷通道气流遏制系统的解决方案局部。需要注意的是，如果高密度机柜不能从高架地板下获得足够的冷风，那么可能需要安装活化地板或气流分配单元。活化地板能够对特定机柜进展气流流量调节见边栏。数据中心采用冷/热通道布局。无高架地板。吊顶用作回风通道，机柜顶部和天花

12、板之间的距离超过508毫米20英寸。如果所评估的数据中心情况如上，请阅读下文名为“垂直风管热通道气流遏制系统的解决方案局部。数据中心未采用冷/热通道布局。吊顶用作回风通道，机柜顶部和天花板之间的距离超过508毫米20英寸。零星分布着高密度机柜。如果所评估的数据中心情况如上，请阅读下文名为“垂直风管机柜气流遏制的解决方案局部。数据中心未采用冷/热通道布局。机柜顶部和天花板之间的距离缺乏508毫米20英寸。零星分布着高密度机柜。如果所评估的数据中心情况如上，请阅读下文名为“机柜气流遏制系统的解决方案局部。审查所有可行解决方案本局部介绍了各种气流遏制解决方案，介绍了它们推荐部署的场合、不是最正确部署

13、方案的场合，以及部署时需要考虑的重要因素，如投资回收期。首先介绍了最常用的一些解决方案。重要的是，应注意投资回收期是基于等价的未部署气流遏制系统的数据中心而言的，这些数据中心随着机柜平均功率密度的增长将不可防止地出现越来越多的热点。所有这些气流遏制解决方案都支持更高的机柜功率密度、使制冷系统更加节能、消除热点并提高制冷装置的制冷能力，除了考虑投资回收期外，在进展本钱核算时应该同时考虑所带来的以上这些益处。冷气流遏制和热气流遏制两种类型永远不能混合部署，但是，同时可以部署两种类型的冷气流遏制系统，或多种类型的热气流遏制系统。如果混合部署冷、热气流遏制系统，制冷系统的效率很可能低于仅部署其中一种系

14、统的效率。冷通道气流遏制系统CACS本气流遏制方法适用于高架地板房间级制冷的下送风设备气流分配系统。CACS将冷通道进行封闭，使机房内的其它区域成为一个庞大的热回风通道。通过封闭冷通道，将冷热气流隔离开 来如图2所示。如需了解有关此问题的更多信息，请参见第135号白皮书热通道与冷通 道气流遏制对数据中心的影响。图2采用房间级制冷的冷通道气流遏制系统例如图中所示为施耐德电气EcoAisle解决方案CACS在以下情况推荐采用：当机柜和IT设备采用冷/热通道布局时当数据中心采用高架地板送风和自然回风气流分配方式时当数据中心周边没有独立IT设备如存储时当高密度机柜无法从高架地板获得足够冷风时当气流遏制

15、工程必须快速完成时CACS在以下情况不是最正确解决方案：未采用冷/热通道布局，而且也不可能升级为此布局时下送风制冷装置与硬地板配合使用时即自然送风与自然回风数据中心周边有独立IT设备如存储时因地板下的障碍如布线和管网等，穿孔地板无法提供足够冷风时当人员经常长期位于数据中心时热作业环境)部署CACS时需要考虑的因素：因降低了制冷装置的送风温度，自然冷却时间将缩短假设为降低员工可能驻留工作环境中的热通道温度，而降低制冷装置送风温度应该在无气流遏制区域、暴露在高温下的周边IT设备如存储、磁带库等前面，安装隔离分区因为有建筑立柱的制约、使用的IT机柜来自多个不同厂商，或是机柜/设备行数目为单数等因素，

16、可能需要一些定制化的气流遏制解决方案为使深度较浅的高架地板提供更多的风量，可能需要安装活化地板冷通道内可能需要安装额外的照明设备法规监管机构AHJ可能要求在冷通道内部署火灾探测和灭火装置，或者本白皮书后面所探讨的其它装置穿孔地板或其它辅助制冷设备需要放置在位于数据中心周边的独立IT设备如存储附近，以防过热发生投资回收期从几个月到数年不等，具体取决于可关闭制冷装置数量以及是否需要活化地板垂直风管热通道气流遏制系统垂直风管HACS本气流遏制方法既可用于高架地板，也可用于硬地板房间级制冷气流分配系统。垂直风管HACS将热通道封闭，使室内其它区域成为一个庞大的冷回风通道如图3所示。如需了解有关此问题的

17、更多信息，请参见第182号白皮书垂直风管气流遏制系统在数据中心的部署。图3采用房间级制冷方法的垂直风管热通道气流遏制系统例如图中所示为施耐德电气EcoAisle解决方案垂直风管HACS在以下情况推荐采用：当机柜和IT设备采用冷/热通道布局时当数据中心采用吊顶作为热风回通道时当数据中心周边有独立IT设备如存储系统时人员经常位于数据中心时不会在未部署气流遏制的区域造成热作业环境垂直风管HACS在以下情况不是最正确解决方案：未采用冷/热通道布局，而且也不可能升级为此布局时无吊顶因此需要特殊的回风管道系统，或室内净高不够无法安装吊顶回风通道部署垂直风管HACS时需要考虑的因素：垂直风管可能会与已有系统

18、如布线、照明、灭火系统等相互干预较长的每机柜部署时间需要消耗更多的人力因为有建筑立柱的制约、使用的IT机柜来自多个不同厂商，或是机柜/设备行数目为单数等因素，可能需要一些定制化的气流遏制解决方案热通道内可能需要安装额外的照明设备法规监管机构AHJ可能要求在冷通道内部署火灾探测和灭火装置，或者本白皮书后面所探讨的其它装置与采用活化地板的CACS相比，投资回收期较短，而与不采用活化地板的CACS相比，那么回收期稍长垂直风管机柜气流遏制本气流遏制方法最适用于零散分布的、采用前进后出气流模式的高密度机柜。这种方法就是将一根垂直风管安装到机柜后顶部，来封闭热风并将其输送至吊顶。通过封闭排风路径来隔离冷热

19、气 流如图4所示。如需了解更多有关此问题的信息，请参见第182号白皮书垂直风管气流遏 制系统在数据中心的部署。图4垂直管道机柜气流遏制系统例如图中所示为施耐德电气垂直风管气流遏制系统垂直风管机柜气流遏制在以下情况推荐采用：当数据中心采用吊顶作为回风通道时当数据中心零散分布着高密度机柜时比方功率密度超过6kW/机柜当机柜行长度不一致时当机柜采用前进后出气流模式时未采用冷/热通道布局，而且也不可能升级为此布局时人员经常位于数据中心垂直风管机柜气流遏制不会在通道或未部署气流遏制的区域造成热作业环境当立柱与通道气流遏制解决方案相互冲突并阻碍其部署时垂直风管机柜气流遏制在以下情况不是最正确解决方案：当机

20、柜设计采用其它气流模式时如侧进侧出无吊顶需要特殊的回风管道系统或室内净高过低无法安装回风通道部署的IT机柜来自不同厂商，因此尺寸和风管连接接口都各不一样部署垂直风管机柜气流遏制时需要考虑的因素：为了与所连机柜相匹配，可能需要一些定制化的风管需要密封机柜后门并更换顶面板，以确保气流封闭架空线缆可能与风管干预每个机柜需要较长的部署时间密封机柜后门，更换顶面板等如果为一个机柜或机柜行部署风管，可能会遮挡不同机柜行间的照明法规监管机构AHJ要求风管内安装火灾或烟雾探测器垂直风管机柜气流遏制的广泛使用，可能会导致吊顶内部或邻近机柜间的风压失衡投资回收期根本与垂直风管HACS相当从几个月到3年行级制冷热通

21、道气流遏制系统行级制冷HACS本气流遏制解决方案适用于已部署行级制冷装置的数据中心，也可用于已部署周边制冷装置的数据中心。对于已部署行级制冷装置的数据中心，只需在通道上添加顶棚面板，就能实现气流遏制。 对于已部署周边制冷装置的数据中心，该气流遏制解决方案需要在机柜间添加制冷装置如图5 所图5预制行级制冷热通道气流遏制系统例如图中所示为施耐德电气EcoAisle解决方案行级制冷HACS在以下情况推荐采用：当已经部署了行级制冷装置时当机柜和IT设备采用冷/热通道布局时当冷通道气流遏制和垂直风管热通道气流遏制都不是最正确解决方案时比方架空电缆与垂直风管气流遏制面板相冲突当在已有低密度数据中心添加高密

22、度机柜时当需要节省地板空间时所占空间相当于两行低密度机柜所占地板面积当人员需要经常驻扎在数据中心时不会在未部署气流遏制的区域造成热作业环境当气流遏制部署工程需要快速完成时预制解决方案能够缩短部署时间行级制冷HACS在以下情况不是最正确解决方案：未采用冷/热通道布局，而且也不可能升级为此布局时无法在机柜行中间移动IT机柜来插入行级制冷装置没有可以部署新机柜模块所需的机房内部额外地板空间部署行级制冷HACS时需要考虑的因素：添加行级制冷装置将提高本钱因为有建筑立柱的制约、使用的IT机柜来自多个不同厂商，或是机柜/设备行数目为单数等因素，可能需要一些定制化的气流遏制解决方案热通道内可能需要安装额外的

23、照明设备法规监管机构AHJ可能要求在冷通道内部署火灾探测和灭火装置，或者本白皮书后面所探讨的其它装置如果已有行级制冷装置，投资回收期大约在6个月到2年，而如果需要添加行级制冷装置，那么可能需要数年在已有数据中心部署冷热气流遏制系统机柜气流遏制系统RACS本气流遏制方法对于极高密度的机柜是一个理想的解决方案，通过将行级制冷装置与机柜集成在一起，限制气流仅在此气流遏制系统内部循环如图6所示。如需了解更多有关此问题的信息，请参见第130号白皮书数据中心房间级、行级和机柜级制冷的选择。俯视图 固定的前门前部机柜 单个机柜图6固定的后门后部单个机柜或多机柜气流遏制系统例如俯视图 前部多机柜机柜机柜机柜机

24、柜后部RACS在以下情况推荐采用：当零散分布高密度机柜，或需要隔绝噪声时当需要在独立开放数据中心环境，或混合部署环境实现完全隔离，或防止暴露于热通道时在缺乏任何制冷，直接暴露于高温环境的高密度设备的配线间RACS在以下情况不是最正确解决方案：需要频繁将机柜移入或移出已有的机柜行时需要对多行机柜行进展气流遏制时当机柜、制冷装置等的尺寸互不一样时当通道宽度过窄而无法添加气流遏制时气流遏制系统会加大机柜深度部署RACS时需要考虑的因素：不建议在配备加湿器的行级制冷系统部署带前门的RACS，因为如果发生加湿器故障，会导致湿空气直接进入效劳器因为需要的制冷装置较多，所以初始本钱最高为实现冗余，需要部署更

25、多制冷装置，这会进一步提高初始本钱机柜气流遏制系统将增加机柜的深度因为有立柱的制约、使用的IT机柜来自多个不同厂商，或是机柜/设备行数目为单数等因素，可能需要一些定制化的气流遏制解决方案如果需要为每个机柜安装制冷装置和气流遏制系统将制冷装置与机柜集成在一起，那么部署时间最长如果行级制冷装置已经存在，那么投资回收期大约在6个月到2年，而如果需要添加行级制冷装置，那么该解决方案的投资回收期最长。行级制冷冷通道气流遏制系统行级制冷CACS本气流遏制解决方案适用于配备周边制冷装置，且所有机柜都采用某种形式的冷通道部署的数据中心。此解决方案需要在机柜间添加制冷装置。冷通道被封闭，气流遏制系统作为一个区域

26、模块 部署如图7所示。如需了解更多有关行级制冷的信息，请参见第137号白皮书数据中心高 效制冷：紧靠热源的行级制冷解决方案。图7行级制冷冷通道气流遏制系统例如图中所示为施耐德电气EcoAisle解决方案行级制冷CACS在以下情况推荐采用：当机柜和IT设备采用冷/热通道布局时所有IT机柜都可部署成某种形式的冷通道气流遏制系统，以防止排出的热风从前面进入未进展气流遏制的机柜当高架地板因高度或阻塞，到达最高制冷气流极限时当无法通过添加更多周边制冷装置来提高制冷能力时当部署气流遏制工程需要快速完成时预制解决方案能够缩短部署时间行级制冷CACS在以下情况不是最正确解决方案：未采用冷/热通道布局，而且也不

27、可能升级为此布局时预算有限时行级制冷装置需要高的投资本钱无法为插入行级制冷装置而在行内移动IT机柜时数据中心布满了IT机柜难以隔离部署行级制冷CACS时需要考虑的因素：添加行级制冷装置将增加投资本钱为插入行级制冷装置，需要在行内移动IT机柜因为有立柱的制约、使用的IT机柜来自多个不同厂商，或是机柜/设备行数目为单数等因素，可能需要一些定制化的气流遏制解决方案冷通道内可能需要安装额外的照明设备法规监管机构AHJ可能要求在冷通道内部署火灾探测和灭火装置，或者本白皮书后面所探讨的其它装置如果行级制冷装置已经，投资回收期大约在6个月到2年，而如果需要添加行级制冷装置，那么该解决方案的投资回收期可能需要

28、数年表1对这六种气流遏制方法进展了全面的比拟。可以注意到全部四种通道气流遏制方法都可能需要在通道内部添加额外照明设备、火灾探测和灭火装置由法规监管机构决定。表1六种气流遏制方法的优缺点冷通道气流遏制系统对采用高架地板气流分配方式来说简单易行且经济高效；两个机柜行内的机柜可共享制冷能力；在所有气流遏制系统较短的自然冷却时间；在未进展气流遏制的区域会造成不舒适的工作环境 冷气流类型中，所需部署时间最短遏制系统行级制冷冷通道气流遏制系统行级制冷装置增加了采用周边制冷装置CACS环境的制冷能力；预制解决方案可缩短部署时间较高的初始投资本钱；为插入行级制冷装置，需要在行内移动IT机柜垂直风管机柜气流遏制

29、对于零散分布的高密度机柜易于部署；无需冷/热通道布局；能够逐步部署，以降低初始投资；较长的自然冷却时间可能会导致吊顶内部或相邻机柜间的风压失衡；增加了人工时；平均到每个机柜的部署时间较长垂直风管热通道气流遏制系统在未进展气流遏制的区域创造舒适工作环境；两个机柜行内的机柜可共享制冷能力；较长的自然冷却时间部署气流遏制热通道中的高温可能会在该区域造成不舒适的工作环境；平均到每个机柜的部署时间较长热气流遏制系统行级制冷热通道气流遏制系统对已有行级制冷装置的数据中心是一种低本钱的选择。不会对已有房间级制冷系统产生影响；两个机柜行内的机柜可以共享制冷能力；预制解决方案可缩短在已有周边制冷装置的数据中心内

30、：较高的初始投资本钱；为插入行级制冷装置，需要在行内移动IT机柜。署气流遏制热通道中的高温可能会在该区域造成不舒适的部署时间工作环境机柜气流遏制系统几乎不受已有设施约束的限制；支持任何功率密度；与已有制冷系统相隔离；可以隔离噪音在已有周边制冷装置的数据中心：因为需要更多的制冷装置，所以初始本钱最高；不能和其它机柜共享制冷能力；气流遏制系统会加大机柜深度，占用更多地板空间气流遏制方法选择一旦充分了解了已有设施的约束条件，审查并比拟了气流遏制解决方案，就能很容易地在冷热气流遏制方法中作出选择。此时，大多数人会发现，对他们来说，只有一到两种可行的气流遏制解决方案。鉴于物理约束通常是对气流遏制系统部署的主要约束，所以将根据物理约束来选择气流遏制解决方案。冷气流遏制和热气流遏制两种类型永远不能混合部署，但是，同时可以部署两种类型的冷气流遏制系统，或多种类型的热气流遏制系统。如果混合部署冷、热气流遏制系统，制冷系统的效率很可能低于仅部署其中一种系统的效率。气流分配方法和制冷装置的位置是物理约束的两个主要考虑因素。表2所示为两种常见气流分配方法的气流遏制建议；表3那么提供了几种较少采用的气流分配方法可以选择的气流遏制系统。. v