隨著生活繼續轉向在線資源，很容易想象世界正在擺脫物理對象。畢竟，書架上的書籍和 DVD 中的信息、文件柜中的文件和日歷頁面都可以通過口袋里的設備獲得。更令人驚訝的是，大部分信息甚至不存在于該手機上，僅依賴于與基于云的網絡服務的連接。

然而，即使我們不再看到這些對象，它們仍然占用物理空間，盡管形式不同——服務器機架不斷傳遞和存儲信息。乍一看，組織其中一個數據中心似乎很簡單。您需要做的就是排列服務器機架，安裝一些冷卻處理并將您的公司連接到新網絡。

只有在您開始規劃數據中心時，您才會意識到它真正的復雜性。與任何電子設備一樣，這些服務器和網絡設備也會產生熱量。但與小型電子設備不同，這些數據中心產生的熱量無法通過簡單的風扇進行管理。相反，他們需要有重要的組織使用先進的科學概念來冷卻如此巨大的電子設備。

數據中心如何冷卻

安排數據中心的挑戰之一是其多面性。容量、冷卻、預算、效率和電力都是規劃中心時的主要考慮因素，不解決這些問題會使您的服務器面臨故障風險。

在設計數據中心時，您的主要目標應該是：

• 創造技術能力： 數據中心的任何計劃都必須考慮到可以存儲和處理多少數據。此外，一定要考慮到未來可能的增長。即使您最初沒有投資于最終可能需要的所有硬件，您的計劃也將允許增長，而不會使布局變得尷尬、局促或凌亂。
• 考慮熱量需求： 這些存儲設施會產生大量熱量，這需要成功的規劃和資源來消散。由于計算不當導致的冷卻故障會導致組件快速過熱并損壞敏感的電子設備。流行的布局解決方案包括冷熱通道布局和液體冷卻技術，使用盡可能好的氣流將熱量從網絡設備中帶走。
• 應用最高效的電力消耗： 機器運行和冷卻技術需要大量電力——美國近 2% 的 能源消耗用于數據中心。成功的數據中心電源和冷卻設計將有助于有效地應用冷卻技術和配電，使用更少的能源并減少中心的碳足跡。

熱量如何影響我的數據中心冷卻設計？

控制服務器的熱輸出是數據中心維護的最關鍵方面之一。大型數據中心通常使用現代化的氣流技術和與蒸發相關的冷卻系統。數據中心過熱可能意味著更高的冷卻成本以及硬件損壞、數據丟失甚至火災的風險增加。調節負載溫度的最常見控制因素是氣流。

調節氣流涉及幾個概念，包括：

• 將熱量從組件中移走： 氣流的主要功能是將產生的熱量從加熱的硬件中移走。確保所有系統都有足夠的氣流對于提供適當的冷卻至關重要。
• 使用高架地板磚： 如果您已經布置了冷熱通道布局，則在冷通道中安裝高架地板磚可以增加氣流，有助于整體冷卻?；顒拥匕逋ǔ２粫跓嵬ǖ乐刑峁┫嗤暮锰帯?/li>
• 實施數據中心 HVAC： 當空氣流經系統時，冷暖空氣不得混合。讓熱空氣加熱冷空氣會破壞基于空氣的系統的冷卻特性。因此，開發熱通道遏制系統 (HACS) 或冷通道遏制系統 (CACS) 至關重要。通過使用窗簾或屏障來防止混合，過道保持溫差并更有效地運行。重要的是要注意，熱通道或冷通道都應該被隔離，但是屏蔽兩者通常不會比只屏蔽一個提供任何好處。

由于大型數據中心的持續增長以及對其功耗的擔憂，大型數據中心備受關注。然而，較小的數據中心，例如辦公樓地下室中的單個服務器，也構成了數據中心行業的重要部分——約占 所有服務器庫存的 40% ——并且每年消耗高達 130 億千瓦時 (kWh)。由于較小的網絡可能不需要相同強度的冷卻，這些系統通常不采用先進的冷卻方法，而是依靠標準的、低效的室內冷卻技術。

雖然直接為冷卻系統供電可能會消耗更多能量，但電子產品通常具有集中的熱量區域。將整個房間冷卻到電子設備需要的程度，尤其是在不將熱量從進氣口轉移的情況下， 是一種效率極低的模式。冷卻系統旨在更有效地處理這些部件，針對機架的精確區域并使用科學原理來提高氣流效率。用于特定冷卻系統的能源成本很可能最終會低于用于冷卻房間本身的功率。

復雜的冷卻技術，所有方法，都可能發生故障，危及設備。鼓風機電機和水泵可能會發生故障， 使將熱量從組件帶走的流體停滯。維護不當會使灰塵和污垢阻塞基本氣流。傳感器可以記錄不準確的讀數。在任何這些情況下，溫度都可能迅速達到危險水平并損壞硬件，這就是為什么定期監控和維護對于保持數據中心運行不可或缺的原因。

什么是冷熱通道布局？

冷熱通道是數據中心最流行的冷卻布局。服務器的設計目的是通過前部吸入室內空氣，冷卻必要的組件，然后將熱空氣從后部排出。了解了這一點，您可以很快發現將一臺服務器的前部靠近另一臺服務器的后部的問題——第二臺服務器將吸入已經加熱的空氣。此過程無法提供所需的冷卻，并繼續使整個房間內的空氣變暖。

為了解決這個問題，工程師和技術人員在熱通道和冷通道中布置了一排排服務器。兩臺服務器將在過道上相互面對，提供僅用于冷空氣的通道，服務器吸入該通道。然后，機器的背面也將形成一個面向另一臺設備背面的過道，從兩者中排出熱空氣進入同一個區域。這樣，硬件只從冷通道吸入冷空氣，而暖空氣在被再循環到服務器之前可以充分冷卻。

一些大型數據中心可以將這些多余的熱量用于自己的目的。與其認為熱空氣僅僅是可能需要進一步冷卻的副產品，一些中心可以引導這種空氣通過管道系統， 在較冷的氣候條件下加熱建筑物的其他部分。這提供了一種自然冷卻方法，并節省了一般加熱目的通常所需的能量。

如果熱量沒有傳遞到整個建筑物，則必須在重新進入系統之前以某種方式進行處理。一些系統在再循環之前使用風扇或冷凝器來冷卻空氣。其他人則使用地熱原理，并指出無論頂部的天氣如何，地面的溫度都保持相對一致。通過地下管道系統輸送空氣，空氣通過自然溫度變化被冷卻，只需要為將熱空氣吸入系統的鼓風機電機或風扇提供能量。

如何設計數據中心電源？

為數據中心供電需要精確的設備和監控。要為數據中心供電，您需要：

• 不間斷電源： 能量進入中心并傳遞到不間斷電源 (UPS)。UPS通過使用整流器調節能量 ， 并將備用能量存儲在電池中以備不時之需。
• 配電單元： 在UPS之后，能量流向配電單元（PDU），將電流轉換為可用電壓。此階段還有助于電源監控。
• 電源面板： 接下來，能量轉移到電源面板，這是一個將電流分離到不同電路的斷路器。
• PDU 抽頭： 在抽頭處，來自 PDU 的電源可通過輪廓獲得。此時，用戶可以插入電源線來使用能量。
• 為機架提供能量： 電源線將能量從 PDU 鞭子傳輸到包含負載的機架。

隨著數據中心的冷卻和硬件運行量的增加，它們需要大量電力也就不足為奇了。近年來，全球數據中心 使用的能源超過了英國。數據中心規劃人員面臨 著能源效率悖論 ——一些客戶因為成本原因而避免預先投資節能設備，但通過努力省錢， 最終最終付出了更多。除了能源和冷卻成本的顯著差異之外，低效的設備還會導致系統更快地出現故障，從而增加未來的成本。

最大化回流溫度如何影響效率？

數據中心溫度監控最關鍵的方面之一是最大化返回溫度。監測空氣密度和溫度可以顯著提高效率。這可以防止暖空氣加熱冷空氣，并更有效地通過系統吸入空氣，可能會 減少高達 20% 的能源消耗， 甚至需要更少的冷卻機制。

匹配冷卻能力意味著什么？

匹配的冷卻能力結合了對特定需求的認識以及更有效地滿足這些需求的能力。這個概念是評估系統中的熱量，盡可能直接地在問題區域進行冷卻，并對該部分使用最有效的冷卻策略。冷卻越局部化和集中化，通常系統中需要的空氣就越少，從而減少可能的浪費。盡管這種類型的分析預先花費了更多的錢，但很容易看出提高的效率將如何迅速增加。

在我的計劃中應該避免哪些方法？

在規劃數據中心時，不該做什么可能與該做什么一樣重要。通常，這些決定歸結為試圖偷工減料或省錢。但是，制定適當的計劃對于確保數據中心的使用壽命和有效性至關重要。

規劃中心的一些最具破壞性或效率低下的方法是：

為整個房間降溫： 正如在討論冷熱通道時所提到的，整個房間的制冷效率低下且效率低下。即使您是一家擁有幾個機架的小公司，適當的冷卻技術也將有助于最大限度地降低冷卻成本，同時延長設備的使用壽命。冷卻整個房間會浪費不必要的能量來冷卻房間中不需要的部分，并且還會導致溫度調節不均勻。

保持不一致的溫度： 數據系統在保持一致的溫度時將發揮最佳功能。這允許對環境進行更多控制，并防止水分和冷凝物在電子設備上積聚，就像溫度快速變化有時會發生的那樣。為獲得最佳效果，請使用監控設備需求并在必要時提供冷卻的技術，這將提供最佳一致性。

過冷： 雖然持續的低溫可能不會損壞您的機器，但在過冷的情況下運行冷卻系統會使用額外的能量而沒有額外的好處。檢查制造商的溫度建議，了解適用于您的數據中心并保持在限制范圍內的溫度范圍。否則，你是在為你不需要的能源買單。

提前跳過效率： 雖然看起來以更少的錢開始是一個謹慎的選擇，但您可能會更快地磨損硬件并支付維護或更換這些系統的費用。此外，您最終會因能源效率低下而失去這些節省。計算您的實際能源消耗成本，然后將高效硬件的年度節省與成本較低的同類產品進行比較。您可能會很快收回投資，并延長服務器的使用壽命。

一次使用所有空間： 如果您有足夠的空間，您可能會有用當前數據中心需要的任何東西來填充它的沖動。但是，這可能是短視的，因為您需要圍繞此安裝任何其他技術。此外，將設備分散以填充空間會使隔離 HACS 或 CACS 變得更具挑戰性，需要更長的電纜，并且總體上使工作空間復雜化。

實施拼湊組裝： 一定要帶著計劃進入數據中心。看到一排排排成一排的機架看起來很容易應用，但規劃不善會很快導致交叉電纜形成氣壩、空間使用效率低下、空氣流通不暢和許多其他問題。