根据2016年6月发表的《美国数据中心能源使用情况报告》所推算的数据显示：到2020年，对于满载服务器的机架而言，平均每台机架的密度都将在4千瓦到11千瓦之间。重要的是要认识到，当机架密度超过4千瓦时，传统的热通道/冷通道配置将变得不那么有效。热空气在机柜内流通，会产生热点，其通常会遇到成本代价昂贵的冷空气的过度配置供应。

　　通过使用有助于有效隔离热/冷空气的隔离系统，数据中心可以可靠地散发这些机架中的热量，并将热废气从设备中排出，再送回空气处理机。更为重要的则是，通过使用密封系统进行良好的气流管理，可以调整多个冷却系统，从而降低任何机架密度下的总体冷却能耗成本。

　　在本文中，我们就将与广大读者诸君共同探讨研究如何部署实施一套完整的数据中心密封遏制系统，从而有助于降低数据中心冷却系统的能源成本，并为提升预期的机架密度做好准备。

　　通过气流密封遏制实现能源效率

　　能够有效隔离热空气和冷空气的密封遏制系统可以严格控制进气温度，优化调节通风量，增加回风温度，从而可以可靠地提升室温。反过来，由于冷却系统的效率得到了改善，使得省煤器可用于“免费空气冷却”的时长也随之增加了。空气流量的优化意味着需要操作的空气处理器较少，冷却水温度可以提高，这导致了冷却器效率的提升，并且由于用于冷却设备的整体能耗将降低，所以数据中心的电源使用效率(PUE)值也将随之降低。

　　所有这一切都始于数据中心内严格的冷/热空气的分离和完整的密封遏制系统的部署——无论是在机架内还是在数据中心机房内。

　　一套完整的密封遏制系统可以让您企业的数据中心：

　　严格控制入口温度

　　减少供气量

　　提升供气温度

　　增加冷冻水的温度

　　而通过上述这些调整，则能够带来的益处包括：

　　提高冷却装置的效率

　　提高冷冻机的效率

　　使用省煤器时可获得更多的免费自然冷却时间

　　较低的PUE

　　保持对于进口温度的严格控制

　　企业数据中心在部署实施一款完整的密封遏制系统时，首先会对室温的变化产生显著的影响。包含通过阻止再循环流通，以及防止供气和排气的混合来减少热排气或消除热点。因此，机架前部的温度变化会降低，如下图1所示。

　　图1：传统的热通道/冷通道应用程序(图左)和典型的密封遏制系统(containment system)(图右)的进气温度的变化。注意：温度变化较大的地方是在热通道/冷通道的应用中。

　　减少供气量

　　完全的密封遏制通常还可以减少输送到设备的空气量。传统的热通道/冷通道系统往往是供应过剩的，企图克服绕过机柜的旁路气流。而一旦密封遏制系统到位后，通常就可以减少输送的气流量。

　　对于现有的空气处理机组并不具备变速风扇的数据中心站点，这意味着需要将部分机组关闭，从而降低能耗。而在有变速风扇的数据中心站点，风机速度可以降低，以充分利用风机的相关性法则。当风速较低(带动部分的风量)运行时，风扇的整体能耗较低，因为风量较小。基本上，所有的空气处理机组单位都是以较低的部分容量运行的，而不是满负荷的。如果需要的话，这种配置仍然提供N + 1或更好的冗余，同时降低能量成本。

　　在开放空间和封闭空间之间有足够的压力差，以使空气流能够向空气处理机排气是非常重要的。通过自动化，这种压力差可以调整到最小量，以进一步降低能源成本。

　　提升供气温度

　　由于密封遏制会导致供气温度变化较小，因此数据中心的操作运营人员们可以可靠地将室温升高到设备所需的入口温度。《ASHRAE的数据通信系列1：数据处理环境散热指南，第四版(RP-1499)》定义了数据中心计算机机房中空气冷却的推荐和允许的设备环境规范，参见下表1。

　　注意：最高海拔高度为海拔10,000英尺(3050米)，36小时内的最大变化率为9°F(20°C时内的最大变化率为5°C)。

　　表1：ASHRAE数据通信系列1：数据处理环境散热指南，第四版(RP-1499)2015年散热指南摘要。相关完整的环境建议，请参阅该指南。

　　目前的指导原则建议：供应给数据中心操作运营环境的冷却空气的推荐温度范围应为64.4°F到80.6°F(18°C到27°C)，露点温度范围为15.8°F到59°F(-9°F到15°C)，相对湿度为60%，以确保适当的冷却。

　　在传统的开放式热通道/冷通道配置中，冷空气可以在低得多的温度下输送，例如55°F(12.8°C)，以克服供应空气和回流空气的混合。但是，当冷热通道完全隔离时，热回风的再循环将被消除。不再需要较低温的空气来克服空气混合，并且可以将供气的温度安全地升高到所推荐的从18°C到27°C(64°F到80.6°F)的范围。

　　一般来说，服务器设备现在也可以在更高的环境温度下有效运行。现在，典型的服务器规格标明了其能够在50°F至95°F(10°C至35°C)的工作温度条件下连续运行，高于ASHRAE指南所推荐额范围。一些服务器制造商的说明中甚至还列出了高于标准服务器规格范围> 95°F(> 35°C)的操作性能信息。同样，该指南还定义了四大允许的操作环境温度范围和设备类别，跨越了从80.6°F(27°C)到113°F(45°C)的高温阈值。当设备被指定为在允许的工作环境温度范围内工作(A1，A2，A3，A4类)时，一些操作运营人员选择将环境设置在允许的范围内(至少在一年的部分时间内)，以实现额外的节能。

　　增加供气温度的好处是提高了冷却装置的效率，这是因为相应较高的回风温度以及使用省煤器时可以获得更多的“免费自然冷却”时间。

　　提高冷冻水的温度

　　在冷冻水系统中，流体用于在空气处理机和冷却器/或节能器之间传递热量。根据所需条件和系统设计，提高冷冻水(流体)的温度也可能是有益的。

　　提高冷冻水温度的优点是，使用机械冷却时可提高制冷机的效率，使用省煤器时可获得更多的“免费自然冷却”时间。

　　提高制冷单元的效率

　　借助冷冻水冷却装置，回风温度的升高通常会带来明显的冷却效果。参见下表2。密封遏制系统的隔离，并将热废气引导回到冷却单元，这通常会增加回风温度。

　　注意：数值的单位为MBH(千BTU /小时)，因此124 MBH是124,000 BTU /小时。换算：12 MBH(或12,000 BTU / hr)= 3.5 kW(或3516 W)= 1吨(冷藏水)。

　　表2：冷却水冷却装置的冷却能力随着回风温度升高(从左到右)的表格对比图。资料来源：STULZ Cyber​​Air CW工程手册。

　　在现有的数据中心设施中，一旦封闭系统实现了可靠的气流分离和温度控制，通常就允许数据中心具有更高的密度。在新的数据中心建筑中，这可以用来优化预期热负荷的单位尺寸，降低首次成本及项目的资本支出。

　　提高冷却器的效率

　　由于供气温度的升高导致回风温度升高，相应冷水回路中的冷冻水温度也会升高。使用机械冷却时，冷冻水回路温度越高，冷却器的效率就越高。其结果是用于冷却冷却水的相对能量成本较低，参见下图2。

　　图2：冷却器效率范围(千瓦/ 吨)与所有其他参数基本保持不变。基于《ASHRAE数据通信系列6，数据通信设施能效最佳实践方案，第二版》。

　　责任编辑：DJ编辑