由于數據的爆炸式增長及云服務、大數據對IT基礎設施帶來的硬性技術挑戰，數據中心在向大型化、集中化發展，變成交互式的信息處理分析集成平臺，要完成這樣龐大的數據核算，需要數千甚至上萬臺IT設備同時在線，其中產生的大量熱量和電力消耗，導致數據中心制冷和降耗形勢嚴峻，而對于數據中心的建設和設置，卻是很多企業最為“隱秘”和核心的技術所在，很難對某一企業的數據中心一探究竟，了解內情。針對業界對于數據中心制冷建設的技術需求和專業知識相對普及匱乏的現實問題，世紀互聯藍云工程師團隊根據其多年一線工作經驗，將數據中心制冷知識進行匯編，于近日在置頂網全文發布，為行業貢獻了寶貴經驗。
文章由世紀互聯藍云TOG數據中心服務團隊的Mark Ma策劃和編寫，?TOG基礎設施服務團隊的?Sean Zhang指導，從五個部分對數據中心的制冷進行討論：
第一篇：數據中心制冷的基礎知識；
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識；
第四篇，數據中心制冷的設計介紹；
第五篇，數據中心制冷的安裝部署。
隨著云計算的興起，數據中心的蓬勃發展，對數據中心運維人員的知識結構提出更高要求。數據中心的制冷是數據中心里最重要的關鍵基礎設施之一，根據調研機構Global Market Insights的研究報告，2024年的數據中心制冷市場規模將達到200億美元，數據中心運維人員必須透徹了解和掌握制冷的基礎知識。本匯編將分五期連載，旨在面向數據中心運維人員，從零基礎開始涵蓋制冷知識多方面，總結歸納離散的各項知識點，使讀者得以快速了解數據中心制冷，所有想學習數據中心制冷的運維人員或者相關人員，基本上花費兩個小時就可以了解全文內容。請關注本次第一篇《數據中心制冷的基礎知識》及后續剩余章節連載內容，與世紀互聯藍云一起開啟數據中心制冷的知識之旅。
- 數據中心制冷的基礎知識
?1.1數據中心制冷的重要性
數據中心的制冷是數據中心里最重要的關鍵基礎設施之一。最新的計算和存儲設備體積變得越來越小，但是使用相同或甚至更多的電力，因而數據中心里單位面積產生的熱量更多了。
數據中心的制冷對數據中心的可用性非常重要。溫度和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制冷對可靠性的影響
IT網絡電子設備在高溫時會遇到可靠性問題。將設備保持在適當的溫度非常重要。經驗表明，環境溫度每增加10℃，ICT硬件的長期可靠性就會降低約50％。大多數CPU工作溫度范圍的上限約為60-95℃，在高溫下連續運行會將CPU壽命限制在幾年或更短時間內。
1.3溫度濕度名詞解析
- Dew Point?結露點：結露點是水蒸氣從空氣中凝結出來時候的溫度。
- 干球溫度：用于常規方式測定的氣溫。是接觸球體表面空氣的實際溫度，或者濕空氣的真實溫度。這里的球體是溫度計的水銀球。
- 濕球溫度：是指球部表面保持潮濕狀態的溫度。
1.4溫度濕度的建議值
“ASHRAE”是美國采暖，制冷和空調工程師協會，在2011年，ASHRAE明確了計算機房中ICT設備的溫度推薦值為18-27攝氏度（轉換為華氏為65-81度）。
溫濕度的變化率：溫度或濕度的波動變化也會在電子元件上產生應力，從而導致更高的故障率。溫度或濕度的快速波動也可能會對硬件運行產生負面影響。
1.5ICT設備的工作環境溫度
ASHRAE 2011的推薦值18-27?C?滿足ICT設備在海拔1000-3000米范圍的環境溫度要求。
1.6顯熱和潛熱
- 顯熱：物體在加熱或冷卻過程中，溫度升高或降低而不改變其原有相態所需吸收或放出的熱量，稱為顯熱。
- 潛熱：是指在溫度保持不變的條件下，物質在從某一個相態轉變為另一個相態的相變過程中所吸入或放出的熱量。
顯冷量是降低溫度（顯熱負荷）所需的制冷容量，潛冷量是從空氣中除去水分（潛熱負荷）的能力。機房空調顯冷量和潛冷量的和就是全冷量。顯冷比就是顯冷量與全冷量的比值。
1.7熱量知識
- 熱量的傳導和散播：傳導，輻射，對流；
- 溫度的測量（AHSRAE建議進行兩種類型的測量）：
θ???? 設施層面的測量點：地面以上1.5米，設備前方0.4米，中/小型數據中心的每第5個機柜，大型數據中心的每第10個機柜；θ?? 設備層面的測量點：至少在三個高度水平，機柜前面50mm，高密度機架需要更多測量點。
ICT設備的Delta-T：每個ICT設備都有冷空氣進氣口和熱空氣排氣口之間的溫度差異。?進氣和排氣之間的溫度差異稱為設備的Delta-T。傳統的ICT設備的Delta-T通常大約10-15°C，熱通道溫度可以是36-38°C?。一些最新的刀片服務器的Delta-T超過20°C，熱通道溫度可能超過38°C?的極限。熱量單位轉換：有很多不同的熱量單位：噸?/ BTU /?瓦特?/?馬力建議所有熱/冷相關問題都用一個測量單位：瓦特/千瓦?（Watt/kWatt）
1.8排風量
在討論冷卻能力和冷卻要求時，風量排量是一個重要因素。風量排量表示為：
θ???? CFM –?每分鐘立方英尺
θ???? CMH –?每小時立方米
設備排風量：設備的CFM要求是在設備的設計階段預先確定的。在風扇速度恒定的情況下，設備具有恒定的Delta-T，進氣溫度的變化不會影響Delta-T。冷卻風扇的速度動態變化來適應設備制冷要求。
CFM/CMH?測量：每一臺ICT設備都會吸入一定量的空氣，以達到所需的冷卻能力。?從高架地板出來的空氣量至少應與機架內所有設備所需的總量相匹配。空氣量不足將導致冷卻問題，這是計算機房冷卻的最常見問題之一。空氣冷卻能力：制冷量公式：制冷量（Q）= 0.5764? * Δ???*???????CFM = 1.75 * Q（瓦特）/ Δ??
1.9濕度控制
- ICT設備釋放的純粹是顯熱，因此它不會改變計算機房內的濕度。
- 計算機房內的濕度變化是由潛熱源引起的：墻/地板/天花板，人流量，房門打開。
- 控制：蒸氣屏障，加濕，除濕。
1.10新風系統
新風系統給機房內工作人員提供足夠新風以保證工人的身體健康：每人≥40m3/h;
使機房內維持一定的正壓以防止室外塵埃進入機房：主機房對走廊或其它房間之間的正壓≥4.9Pa，對室外的正壓≥9.8Pa。
1.11本章小結
本篇介紹了數據中心制冷的一些基礎知識，這些基本概念是進一步學習數據中心制冷的關鍵。
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