解决高密度数据中心制冷问题都有哪些招？

摘要：数据中心功率密度不断的攀升，是制冷问题越来越显得突出。本文详细讲述超高密度机柜和刀片服务器冷却的策略和方法。
　　数据中心功率密度不断的攀升，是制冷问题越来越显得突出。本文详细讲述超高密度机柜和刀片服务器冷却的策略和方法。 
　　1.基于规则的散热能力转借：为整个机房提供机柜负载平均值，提供电力和散热的能力，通过采用一些规则允许高密度机柜借用邻近的利用率高的冷却能力。

　　这种解决方案在实践中经常被采用但很少有文字记录。这种方法利用了这样一个事实，一些机柜的功耗能低于设计的平均值。散热能力和回流能力利用率不高的机柜的散热能力可以让附近的其它机柜使用。象”不要让高密度机柜相互挨在一起“这样的简单规则就会起到一些有益的效果，用户还可以采用一些更复杂的规则，使机柜能够为两倍于设计的平均功率值提供可靠和可预测的散热能力。可以通过机柜级监控功耗来确定和遵从这些规则。这种功能可以通过管理系统如APC的ISXManager自动完成。当引进较新的IT设备时，其功耗会随时间的推移发生变化，这种功能的自动实现就显得十分重要。 　
　　描述了一种有效的规则的实例，可以按照这种方法实施。这种规则适用于新设备的应用。根据这种规则，紧邻的几个机柜未被充分利用的散热能力可以用于对一个机柜的设备进行散热，这就使得该机柜的功率密度峰值可以超过房间平均散热功率值。在一般的数据中心中，这是一种非常有效的应用高密度机柜的方法，因此经常会有相邻机柜的散热能力未被充分利用的情况。 　
　　2.分散负载：为整个机房提供机柜负载平均值，提供电力和散热的能力，同时将负载超过平均值的机柜中的负载分散到多个机柜中。 　
　　这是在今天的数据中心采用高密度设备最常用的解决方案。幸运的是，1U服务器和刀片服务器不需要同时安装在同一个机柜中，可以分散配置在多个机柜中。通过将设备分散安装在多个机柜中，任何一个机柜都可以不超出设计的功率密度，因此散热性能是可预测的。 　
　　请注意在多个机柜中分散配置设备会使机柜内有相当大的未被利用的垂直空间。必须用隔板封填充这些空间，防止散热性能降低。 　
　　3.辅助散热：为整个机房提供机柜负载平均值，提供电力和散热的能力，使用辅助散热设备为功率密度超过机柜设计的平均值的机柜提供所需的散热能力。 　
　　通常这种方案需要事先对安装进行规划，以便在需要的时间和地点利用辅助散热设备。房间已经按这种方法进行规划时，可以用多种方法对机柜进行辅助散热。这些方法包括： 　
　　1.安装特制的（栅格式）地板砖或风扇增强CRAC对机柜的冷空气供应。 　
　　2.安装特制的回流管理或风扇从机柜中排出热空气，使机器排出的热空气回流到CRAC。 　
　　3.安装专门的机柜或机架式散热设备直接为机柜提供所需的散热能力。 　
　　4.全房间制冷：为机房内每个机柜提供能够为期望达到的功率峰值提供电力和散热的能力。 　
　　从概念上讲，这是最简单的解决方案，但从未实现过，因为数据中心每个机柜的功率都会有很大的不同，这种解决方案的结果会造成极大的浪费和极高的成本。此外，每个机柜的整体机柜功率密度超过6kW的数据中心进行设计需要极复杂的工程设计和分析。这种方法只有在极端情况下才是合理的。 　　
　　5.设定专门的高密度区：为整个机房提供机柜负载平均值，提供电力和散热的能力，在房间内设定一个有限的专门的区域提供强散热能力，将高密度机柜限制在这一区域内。 　
　　这种方法需要对高密度机柜部分以及将这些机柜隔离到一个特定区域的能力提前有所了解，在这些特约情况下能够达到最佳的空间利用率。不幸的是，对高密度机柜部分的事先了解通常很难做到。因此，许多用户无法采用这种方案。 　
　　当一个专门的高密度区被确定后，用户可以这个区域采用专门的高密度技术，以便为该区域提供可预测的功率和散热密度。当功率密度超过每个机柜10kW时，气流的不可预测性成了主要问题。解决这一问题的技术是基于缩短散热系统和机柜间的气流路径的原则的。

　　上图所示系统包含了机柜的一个热通道/冷通道布局。该系统的关键运行原则就是通过封闭热道来控制TI设备排出的所有热空气，然后立即用一个基于机架的空调系统对这些热空气进行冷却。控制热空气再加上较短的气流路径使得系统能够为很高的功率密度进行冷却，同时使得系统体现出高效率。这一系统的性能完全不依赖场地而且地板不垫高的情况下也可安装使有