由于數據的爆炸式增長及雲服務、大(dà)數據對(duì)IT基礎設施帶來(lái)的硬性技術挑戰，數據中心在向大(dà)型化、集中化發展，變成交互式的信息處理(lǐ)分析集成平台，要完成這(zhè)樣龐大(dà)的數據核算(suàn)，需要數千甚至上(shàng)萬台IT設備同時(shí)在線，其中産生的大(dà)量熱量和(hé)電力消耗，導緻數據中心制冷和(hé)降耗形勢嚴峻，而對(duì)于數據中心的建設和(hé)設置，卻是很(hěn)多企業最爲“隐秘”和(hé)核心的技術所在，很(hěn)難對(duì)某一企業的數據中心一探究竟，了(le)解内情。針對(duì)業界對(duì)于數據中心制冷建設的技術需求和(hé)專業知(zhī)識相對(duì)普及匮乏的現(xiàn)實問題，世紀互聯藍雲工(gōng)程師團隊根據其多年一線工(gōng)作(zuò)經驗，将數據中心制冷知(zhī)識進行彙編，于近日在置頂網全文(wén)發布，爲行業貢獻了(le)寶貴經驗。
文(wén)章由世紀互聯藍雲TOG數據中心服務團隊的Mark Ma策劃和(hé)編寫， TOG基礎設施服務團隊的 Sean Zhang指導，從(cóng)五個部分對(duì)數據中心的制冷進行讨論：
第一篇：數據中心制冷的基礎知(zhī)識；
第二篇：數據中心制冷的系統介紹；
第三篇：數據中心制冷的機房相關知(zhī)識；
第四篇，數據中心制冷的設計(jì)介紹；
第五篇，數據中心制冷的安裝部署。
随着雲計(jì)算(suàn)的興起，數據中心的蓬勃發展，對(duì)數據中心運維人員的知(zhī)識結構提出更高(gāo)要求。數據中心的制冷是數據中心裏最重要的關鍵基礎設施之一，根據調研機構Global Market Insights的研究報(bào)告，2024年的數據中心制冷市場規模将達到(dào)200億美(měi)元，數據中心運維人員必須透徹了(le)解和(hé)掌握制冷的基礎知(zhī)識。本彙編将分五期連載，旨在面向數據中心運維人員，從(cóng)零基礎開(kāi)始涵蓋制冷知(zhī)識多方面，總結歸納離散的各項知(zhī)識點，使讀者得以快(kuài)速了(le)解數據中心制冷，所有想學習數據中心制冷的運維人員或者相關人員，基本上(shàng)花(huā)費兩個小(xiǎo)時(shí)就可以了(le)解全文(wén)内容。請(qǐng)關注本次第一篇《數據中心制冷的基礎知(zhī)識》及後續剩餘章節連載内容，與世紀互聯藍雲一起開(kāi)啓數據中心制冷的知(zhī)識之旅。
- 數據中心制冷的基礎知(zhī)識
1.1數據中心制冷的重要性
數據中心的制冷是數據中心裏最重要的關鍵基礎設施之一。最新的計(jì)算(suàn)和(hé)存儲設備體積變得越來(lái)越小(xiǎo)，但(dàn)是使用(yòng)相同或甚至更多的電力，因而數據中心裏單位面積産生的熱量更多了(le)。
數據中心的制冷對(duì)數據中心的可用(yòng)性非常重要。溫度和(hé)濕度是造成電子元件可靠性問題的主要因素，因而制冷是當今數據中心的首要問題。
1.2制冷對(duì)可靠性的影響
IT網絡電子設備在高(gāo)溫時(shí)會(huì)遇到(dào)可靠性問題。将設備保持在适當的溫度非常重要。經驗表明(míng)，環境溫度每增加10℃，ICT硬件的長期可靠性就會(huì)降低(dī)約50％。大(dà)多數CPU工(gōng)作(zuò)溫度範圍的上(shàng)限約爲60-95℃，在高(gāo)溫下(xià)連續運行會(huì)将CPU壽命限制在幾年或更短時(shí)間内。
1.3溫度濕度名詞解析
- Dew Point 結露點：結露點是水(shuǐ)蒸氣從(cóng)空(kōng)氣中凝結出來(lái)時(shí)候的溫度。
- 幹球溫度：用(yòng)于常規方式測定的氣溫。是接觸球體表面空(kōng)氣的實際溫度，或者濕空(kōng)氣的真實溫度。這(zhè)裏的球體是溫度計(jì)的水(shuǐ)銀球。
- 濕球溫度：是指球部表面保持潮濕狀态的溫度。
1.4溫度濕度的建議(yì)值
“ASHRAE”是美(měi)國采暖，制冷和(hé)空(kōng)調工(gōng)程師協會(huì)，在2011年，ASHRAE明(míng)确了(le)計(jì)算(suàn)機房中ICT設備的溫度推薦值爲18-27攝氏度（轉換爲華氏爲65-81度）。
溫濕度的變化率：溫度或濕度的波動變化也(yě)會(huì)在電子元件上(shàng)産生應力，從(cóng)而導緻更高(gāo)的故障率。溫度或濕度的快(kuài)速波動也(yě)可能(néng)會(huì)對(duì)硬件運行産生負面影響。
1.5ICT設備的工(gōng)作(zuò)環境溫度
ASHRAE 2011的推薦值18-27◦C 滿足ICT設備在海拔1000-3000米範圍的環境溫度要求。
1.6顯熱和(hé)潛熱
- 顯熱：物體在加熱或冷卻過程中，溫度升高(gāo)或降低(dī)而不改變其原有相态所需吸收或放(fàng)出的熱量，稱爲顯熱。
- 潛熱：是指在溫度保持不變的條件下(xià)，物質在從(cóng)某一個相态轉變爲另一個相态的相變過程中所吸入或放(fàng)出的熱量。
顯冷量是降低(dī)溫度（顯熱負荷）所需的制冷容量，潛冷量是從(cóng)空(kōng)氣中除去水(shuǐ)分（潛熱負荷）的能(néng)力。機房空(kōng)調顯冷量和(hé)潛冷量的和(hé)就是全冷量。顯冷比就是顯冷量與全冷量的比值。
1.7熱量知(zhī)識
- 熱量的傳導和(hé)散播：傳導，輻射，對(duì)流；
- 溫度的測量（AHSRAE建議(yì)進行兩種類型的測量）：
θ 設施層面的測量點：地面以上(shàng)1.5米，設備前方0.4米，中/小(xiǎo)型數據中心的每第5個機櫃，大(dà)型數據中心的每第10個機櫃；θ 設備層面的測量點：至少在三個高(gāo)度水(shuǐ)平，機櫃前面50mm，高(gāo)密度機架需要更多測量點。
ICT設備的Delta-T：每個ICT設備都有冷空(kōng)氣進氣口和(hé)熱空(kōng)氣排氣口之間的溫度差異。 進氣和(hé)排氣之間的溫度差異稱爲設備的Delta-T。傳統的ICT設備的Delta-T通常大(dà)約10-15°C，熱通道(dào)溫度可以是36-38°C 。一些(xiē)最新的刀(dāo)片服務器的Delta-T超過20°C，熱通道(dào)溫度可能(néng)超過38°C 的極限。熱量單位轉換：有很(hěn)多不同的熱量單位：噸 / BTU / 瓦特 / 馬力建議(yì)所有熱/冷相關問題都用(yòng)一個測量單位：瓦特/千瓦 （Watt/kWatt）
1.8排風(fēng)量
在讨論冷卻能(néng)力和(hé)冷卻要求時(shí)，風(fēng)量排量是一個重要因素。風(fēng)量排量表示爲：
θ CFM – 每分鐘(zhōng)立方英尺
θ CMH – 每小(xiǎo)時(shí)立方米
設備排風(fēng)量：設備的CFM要求是在設備的設計(jì)階段預先确定的。在風(fēng)扇速度恒定的情況下(xià)，設備具有恒定的Delta-T，進氣溫度的變化不會(huì)影響Delta-T。冷卻風(fēng)扇的速度動态變化來(lái)适應設備制冷要求。
CFM/CMH 測量：每一台ICT設備都會(huì)吸入一定量的空(kōng)氣，以達到(dào)所需的冷卻能(néng)力。 從(cóng)高(gāo)架地闆出來(lái)的空(kōng)氣量至少應與機架内所有設備所需的總量相匹配。空(kōng)氣量不足将導緻冷卻問題，這(zhè)是計(jì)算(suàn)機房冷卻的最常見問題之一。空(kōng)氣冷卻能(néng)力：制冷量公式：制冷量（Q）= 0.5764 * Δ𝑇 * 𝐶𝐹𝑀CFM = 1.75 * Q（瓦特）/ Δ𝑇
1.9濕度控制
- ICT設備釋放(fàng)的純粹是顯熱，因此它不會(huì)改變計(jì)算(suàn)機房内的濕度。
- 計(jì)算(suàn)機房内的濕度變化是由潛熱源引起的：牆/地闆/天花(huā)闆，人流量，房門(mén)打開(kāi)。
- 控制：蒸氣屏障，加濕，除濕。
1.10新風(fēng)系統
新風(fēng)系統給機房内工(gōng)作(zuò)人員提供足夠新風(fēng)以保證工(gōng)人的身體健康：每人≥40m³/h;
使機房内維持一定的正壓以防止室外(wài)塵埃進入機房：主機房對(duì)走廊或其它房間之間的正壓≥4.9Pa，對(duì)室外(wài)的正壓≥9.8Pa。
1.11本章小(xiǎo)結
本篇介紹了(le)數據中心制冷的一些(xiē)基礎知(zhī)識，這(zhè)些(xiē)基本概念是進一步學習數據中心制冷的關鍵。
點下(xià)載完整版《數據中心制冷知(zhī)識彙編》: