大家都知道，隔離冷(熱)通道是來源于TIA942《數(shù)據(jù)申心通信基礎架構標準》中要求機房內計算機設備及機架采用“冷熱通道”的安裝方式，其核心指導思想就是我們在上節(jié)所闡述的“合理規(guī)劃數(shù)據(jù)中心氣流組織”，那么在現(xiàn)實的設計與實施過程中，遇到了問題怎么辦?要以什么為基準來進行分析與處理呢?這也就是我下面要跟大家分享的兩個基本原理。

　　1、 容器原理

　　a)名稱定義

　　把數(shù)據(jù)中心中的靜電地板以下的部分靜壓倉定義為容器體積(M);

　　把經過氣流組織規(guī)劃后的冷通道區(qū)域定義為容器體積(M1);

　　把精密空調送出的冷風量定義為(Q);

　　把單臺機架所需的冷風量定義為(Q1);

　　把靜電地板下靜壓倉的送風速度定義為(S);

　　b)原理闡述

　　當在機房中布置了冷(熱)通道后，單臺機架所需的冷風量(Q1)是不變的，由于精密空調送出的冷風經過了M、M1不同的兩個靜壓倉，這時我們假設容器M及其送風速度S為恒定不變，那么容器M1的壓力Pa1是否足夠就取決于容器M1的大小了，也就是Pa1是與M1的大小成反比的;而當我們假設精密空調的送風量Q為恒定不變，那么容器M1如果增加，就會得不到足夠的壓力，也就不能快速給機架散熱。

　　c)結論得出

　　通過以上的問題分析，我們不難看出冷通道容器體積M1如果增加，那么機架就不能得到足夠的冷風風量Q1，也就可以這么說，在機柜高度相同的情況下，1200mm寬的冷通道要比1800mm寬的冷通道所得到的效果要好。

　　說到這里了，似乎有人會問，那為什么我們的靜壓倉的高度會越來越高呢?其實靜電地板的凈空高度增加，是為了減小送風的壓力對IT設備所產生的影響，因為壓力越大，其送風速度也就快了很多，它們經過IT設備后，只是簡單把把熱量帶走，而并沒有對IT設備進行足夠的冷卻，還是沒有達到滿意的效果。

　　2、 混合原理

　　a)名稱定義

　　把經過氣流組織規(guī)劃后的冷通道區(qū)域的冷氣定義為(C1);

　　把經過氣流組織規(guī)劃后的熱通道區(qū)域的熱氣定義為(H1);

　　把由于地板下開孔后流竄到熱通道區(qū)域的冷氣定義為(C2)

　　把由于未在機架前面安裝擋風板從冷通道流竄到熱區(qū)域的冷氣定義為(C3)

　　把由于未在機架前面安裝擋風板從熱通道流竄到冷區(qū)域的熱氣定義為(H3)

　　b)原理闡述

　　我們大家都知道一個原理，就是在熱水中加入冷水或者在冷水中加入熱水，其水溫都會變化成其二者的綜合溫度。那么針對數(shù)據(jù)中心氣流變化也是一樣的道理，當C1與H1與混合后，其CH1的溫度值就小于C1，為保證設備得到同樣的冷量，那制冷量在原來已經送出的基礎上還需要增加，這勢必要增加空調的壓縮機功耗。同理當C2流竄到H2，C3流竄到H3，H3流竄到C3后都會出現(xiàn)這種情況。

　　c)結論得出

　　合理的組織規(guī)劃，主要是為了讓冷、熱空氣氣流回歸到屬于自己的區(qū)域，防止冷熱空氣混合后，機房整體溫度上升，同時為了降低數(shù)據(jù)中心的溫度，而需要增加空調的制冷功耗。同時也為后面的“論規(guī)劃冷通道應該注意些什么問題”提供了很好的理論依據(jù)。

　　一、 論如何選擇布置隔離冷通道還是熱通道

　　關于冷熱通道系統(tǒng)業(yè)界談論最多的當屬：“是布置隔離冷通道，還是布置隔離熱通道?”。那么實際案例當中，我們應該如何來正確的選擇呢?現(xiàn)在我們姑且不討論怎樣來做出選擇，首先我們來看看這兩種方案分別有什么不同。

　　1、 選擇冷(熱)通道的前提條件

　　并不是所有的數(shù)據(jù)中心機房都適合布置隔離冷通道與熱通道，主要還是看其數(shù)據(jù)中心的發(fā)熱量是否大，如果發(fā)熱量不是很大(一般是以單機架發(fā)熱量不超過4KVA為基準)，那這個時候是即可以選擇冷通道，又可以選擇熱通道布置方案。其它情況筆者認為還是選擇布置隔離冷通道為最佳。為什么這么說呢?

　　1)選擇布置隔離熱通道后，我們把機房中除機架外當成是一個密閉的容器(M1)，單臺機架的發(fā)熱量(Q1)是不變的，那么要散去這些熱量，是不是精密空調送出的冷氣風量要更加多呢?也就是說當發(fā)熱量恒定時，容器的大小與送風量是成反比的。從這一點來說，布置隔離熱通道會增加空調的功耗。

　　2)選擇布置隔離冷通道后，我們也把冷通道區(qū)域當成是一個密閉的容器(M2)，單臺機架的發(fā)熱量(Q2)是不變的，那么要散去這些熱量，是不是精密空調送出的冷氣風量要比布置隔離熱通道小些呢?因為M2

　　2、 布置隔離冷(熱)通道后機房的環(huán)境

　　布置隔離熱通道后，機房剩余空間即處于一個冷空氣區(qū)域，經常出入機房的人會感覺到機房很冷，但設備卻不一定得到足夠壓力的冷氣。

　　布置隔離冷通道后，機房剩余空間即處于一個熱空氣區(qū)域，經常出入機房的人可能會感覺到有些溫度適應，但設備卻得到了足夠壓力的冷氣。

　　3、 布置隔離冷(熱)通道先決條件

　　1)布置隔離熱通道的先決條件是：除了要求精密空調為下送風、上回風的條件外，還特別要求數(shù)據(jù)中心機房必須具備良好的回風、新風系統(tǒng)。所以從這一點來說針對改造機房是不適合布置隔離熱通道的。因為老的機房不一定具備良好的回風系統(tǒng)。

　　2)布置隔離冷通道的先決條件是：要求精密空調為下送風、上回風的系統(tǒng)，同時為保證送風量，靜電地板的凈空間至少為450mm。

　　4、 布置隔離冷(熱)通道的施工難易程度

　　從布置隔離冷(熱)通道的先決條件來看，布置隔離熱通道的施工難度明顯比布置隔離冷通道要大很多。

　　1)它所涉及到的回風管道安裝與布置，是需要布置天花(而目前大多數(shù)大型數(shù)據(jù)中心是不需要布置天花的)。

　　2)布置回風管道需要增加隔熱材料及排風設備，這樣才能有效的將熱氣排出。

　　3)接下來的工作就是封閉熱通道或者冷通道，它們兩者的材料及工作量差不多。

　　5、 布置隔離冷(熱)通道的后期維護

　　1)布置隔離熱通道后，熱氣有可能不是很快排出，所以需要增加排氣風扇，這也給后期維護帶來了很多的麻煩，風機是一直都在運行，不可能不會出現(xiàn)故障，那就需要更換排風風機，工作量也會增加

　　2)布置隔離冷通道后，其后期基本上沒有維護的成本，就算是需要對機房內的照明更換，其也可以很方便的將冷通道頂棚移開。

　　6、 布置隔離冷(熱)通道后的節(jié)能數(shù)據(jù)

　　在允許布置隔離熱通道的情況下，其布置隔離冷(熱)通道后的節(jié)能效率數(shù)據(jù)是相差還是有的，其冷通道約可以節(jié)能30%，而熱通道由于需要加裝回風風機，所以其節(jié)能效率明顯要低于30%，有的地方可能還達不到10%。從下圖中可以看到，在每臺(列)機柜后頂部都有可能需要安裝一臺回風風機。

　　7、 布置隔離冷(熱)通道與消防聯(lián)動

　　消防一直是數(shù)據(jù)中心最為關注的、不可缺少、卻又很少用到的預防綜合性安全系統(tǒng)。在這里我們不是要談消防怎樣，而是要說當單個機房遇到火災后會是怎么樣的情形?因為所有的IT設備電源、機柜電源都是布置在機架的后部，即使IT設備的電路板會有一部分在前端，當設備發(fā)生著火時，也是從機架的后部開始著火，本著遇到火災先滅火的原則，應該在熱空氣區(qū)域安裝有主要消防噴頭，也可以在冷空氣區(qū)域安裝輔助噴頭。

　　由此，不然看出如下結論：布置隔離冷通道與消防聯(lián)動似乎關系不是很大，而如果要布置隔離熱通道，那就與聯(lián)防聯(lián)動有莫大的關系。

　　也就是說，我們在布置冷通道的時候為了能與消防進行聯(lián)動，而采用磁力鎖封閉頂板的做法是不妥的。這樣不僅對消防起不到什么關鍵性的作用，而且還增加了能量的損耗。

　　當然具體的我們還會在下一期的文章中進行詳細的闡述。

　　二、 論規(guī)劃冷通道應該注意些什么問題

　　前面的三個章節(jié)分別講述了有關冷通道的相關問題，那么從這一章節(jié)開始，我們來講講一些實際項目中會面臨到的一些問題。也可以說，我們在設計及布置隔離冷通道時應該考慮、注意的一些細節(jié)性問題。

　　下面我會分別從方案的兩種不同角度來闡述這些我們需要注意的問題。

　　Ø 未布置冷/熱通道之前

　　傳統(tǒng)機房冷氣得不到有效控制，冷氣亂竄，所以有了機柜機房如冬，機柜如夏的感覺。傳統(tǒng)機房散熱示意圖

　　Ø 布置冷熱通道之后，未隔離冷通道之前

　　當數(shù)據(jù)中心按照氣流組織的方式進行機柜擺放時，其冷通道與熱通道的氣流就會有互相流竄的可能性發(fā)生，而影響空調機組的制冷效率，更為嚴重的熱空氣流竄到機柜的正面與冷空氣混合后再給IT設備制冷，這樣一來，本應該是冷空氣制冷，現(xiàn)在卻變成了冷熱混合空氣給IT設備制冷，明顯滿足不了當今高負荷下的制冷要求。左邊是出現(xiàn)這種情況的氣流組織圖：

　　Ø 隔離冷通道之后

　　冷通道機柜將輸送到機柜內部的冷氣以最節(jié)約有效的方式全部輸送給散熱設備，機柜內的熱量延指定方向輸送出機柜。設備間空隙使用封板蓋住，不會引起熱氣回流。

　　Ø 隔離冷通道之后，未安裝機柜盲板

　　當機柜的正面沒有在未安裝服務器的U立柱上安裝滿足的盲板或者前面與后面有相通的孔位，其機柜前面從地板下送上來的冷風就有會從縫隙中或者未安裝盲板處流向熱通道，與熱空氣發(fā)生混合，增加空氣制冷負擔，降低冷氣利用率。以下兩副圖說明了有或者沒有安裝盲板的氣流組織情況。

　　Ø 隔離冷通道之后，又采用下走線的方式

　　數(shù)據(jù)中心采用地板下送風，機柜下的高架地板開有出線孔時，由于地板出線孔的不密封將導致大量的冷風泄漏。在地板下靜壓為0.075吋水柱壓力的情況下(約20Pa) ，一個240 x 170mm開孔漏風量 410 CFM, 或 2.56kW的制冷能力。而一個25%開孔率的地板出風口，在20Pa的靜壓下，最大送風量約500CFM或3.125KW制冷能力。假設每只機柜前面有一塊地板送風口，每只機柜下有一只240 x 170mm出線孔，這樣空調的送風有45%的冷風漏到了機房，只有55%的冷風送到了機柜的前面，而送到機柜前面的冷風也沒有完全進入服務器機柜，有一部分冷風又直接被空調機組吸回，這樣實際進入到機柜的有效冷風就小于50%，空調有送風利用率很低，而造成數(shù)據(jù)中心效率低。

　　除了以上所講述的冷熱氣流亂竄的問題，還有以下的這些注意事情需要業(yè)內人士多留意，以免冷通道是做的隔離，但是實際上效果卻不怎么顯著。

　　Ø 靜電地板的凈空高度應該根據(jù)數(shù)據(jù)中心內部的IT設備密集的大小來定義，一般按照450mm以上布置最為妥當;

　　Ø 靜電地板下的送風速度應該保證在1.5m/S～2.5m/S之間(這個用風速測試儀可以測試的出來);

　　Ø 靜電地板下面不能有走線線槽，即使有少數(shù)幾根線纜需要走，也要處理好走線孔;

　　Ø 機架必須按照“背靠背，面對面”的擺放方式，并且采用上走線的網格橋架便于散熱及氣流組織;

　　Ø 隔離冷通道后，IT設備的布局應該是按照發(fā)熱量的大小從下往上進行布置，因為機柜下端得到的風量比上端更加高些，這樣更加有利于合理利用冷氣資源。降低空調利用率，節(jié)能減耗。

　　Ø 機架的擺放位置距離精密空調的距離至少為1800mm,主要是為了減少列頭機架的空氣倒吸入到靜壓倉中。

　　Ø 為加快機架內冷熱氣體快速進入與流出，可以考慮增加機柜門的開孔尺寸，但機柜尾部的線不能增加到機柜門的開孔區(qū)域，特別是不能阻擋住IT設備的出風口，這點非常關鍵。

　　未完待續(xù)