任何数据中心最重要的任务之一是环境监测和管理。高温和高湿度会损坏IT设备，导致它们发生故障。这会给在数据中心工作的任何人带来不舒服的条件。幸运的是，有许多系统和技术可以帮助监控和管理数据中心冷却，以将温度和湿度水平保持在最佳范围内。什么是数据中心制冷？数据中心使用大量电能，这些电能会转化为热量。设施中安装的设备越多，产生的热量就越多。术语数据中心冷却是指确保数据中心设施内理想温度和湿度水平的集合设备、工具、系统、技术和流程。适当的数据中心冷却可确保整个设施有足够的冷却、通风和湿度控制，以使所有设备保持在所需的温度范围内。为什么数据中心冷却很重要？高温和高湿度不是IT和电气设备的理想条件。大多数IT设备和电器都会产生热量，需要快速散热，以免影响其性能。过热和过湿会损坏电器和设备，导致它们发生故障并停止工作。损坏的设备可能会引起火灾和其他安全问题。这些风险会增加运营成本，因为设备必须更频繁地维修或更换。由于大多数数据中心都运行A1和A2类设备，设施经理必须确保他们的冷却系统能够胜任这项任务。购买额外的或最新的设备以满足冷却需求解释了专家预测美国数据中心冷却市场到2025年将达到35亿美元以上的原因。数据中心冷却如何工作？数据中心冷却的工作原理是从空气中去除多余的热量并用较冷的空气代替。这通常通过以下几种方式之一完成：将热空气排出室外，将室外空气引入、冷却并在设施内循环。冷却用于回收内部空气，通常采用冷热通道设计，以最大限度地提高冷却效率。将热空气排出室外，然后将预冷的室外空气吸入设施内进行冷却。这种方法被称为自然冷却，它只适用于位于气候较凉爽的设施。将设施冷却或加热到最高推荐温度，并在发生故障时更换设备。使用这种所谓的热冷却或紧耦合冷却可能更便宜，因为其他冷却方法的成本可能比设备更换成本高得多。当前的数据中心冷却系统和技术空气冷却和液体冷却是两种最流行的数据中心冷却类型。风冷这种冷却方法非常适合小型数据中心或将高架地板与冷热通道设计相结合的旧数据中心。当冷空气从机房空调(CRAC)单元或机房空气处理器(CRAH)发出时，高架地板下的压力会增加，并将冷空气推入设备入口。冷空气取代热空气并返回到CRAC或CRAH，在那里它被冷却和再循环。冷热空气通道通过更有针对性地布置进气口和排气口来提高风冷系统的效率。这可以防止冷热空气混合，因此冷却CRAC或CRAH可以更有效地工作。此外，CRAH比CRAC更高效，因为它吸入外部空气并使用冷冻水而不是制冷剂对其进行冷却。CRAC的功能类似于使用制冷剂冷却空气的住宅空调装置。CRAC单元更适合小型数据中心机柜，因为它们无法跟上企业级数据中心的步伐。冷热通道布局在这种布局中，服务器机柜和机架成排排列，每一行与前一排相对。该设备配置冷空气入口和热空气出口彼此相对，形成冷热空气交替通道。每个通道中的CRAH都可以通风或抽气，使冷却系统高效工作。热空气从热通道排出，冷空气通过冷通道泵入。可以在布局中添加门和墙壁以进一步引导气流。机柜应尽可能充满，以避免空隙、缝隙和电缆开口可能将热空气或冷空气泄漏到对面的通道，导致冷却系统超时工作。该图说明了冷热空气如何循环以维持数据中心的最佳温度水平。液体冷却一种相对较新的技术是液体冷却。这是一种更高效、更具成本效益的冷却系统，因为它可以安装在最需要它的数据中心设备上。在将热量从排放源转移出去方面，液体比空气更有效。它还可以支持更高的设备密度和产生高于平均热量的项目，例如高密度和边缘计算数据中心。液冷主要有两种：1.液浸式冷却。该方法将整个电气设备置于封闭系统中的介电流体中。流体从设备吸收热量，将其转化为蒸汽，然后冷凝以帮助冷却设备。2.直连芯片液冷。这种方法使用软管将不易燃的介电流体直接带到产生最多热量的处理芯片或主板组件，例如CPU或GPU。流体通过转化为蒸汽来吸收热量，蒸汽通过同一根管道将热量带出设备。未来的数据中心冷却系统和技术虽然液体冷却仍然相对较新，但地平线上还有其他数据中心冷却技术，例如地热冷却方法、使用人工智能和机器学习更好地监控和管理冷却的智能技术，以及蒸发冷却。使用Freedom冷却数据中心以下是数据中心可以利用自然冷却其设施的一些方法：地热冷却使用地表以下地球近乎恒定的温度来提供冷却。这是一个古老的想法，几个世纪前用于冷藏食物，并适应了我们的现代时代。在数据中心，地热冷却使用闭环管道系统，其中水或其他冷却剂通过充满传热流体的地下垂直井。IronMountain的西宾夕法尼亚数据中心、冰岛的VerneGlobal和挪威的GreenMountain在其数据中心使用地热冷却。蒸发冷却或沼泽冷却利用了当水暴露在流动的空气中并开始蒸发并变成气体时发生的温度下降。风扇通过用水或冷却剂润湿的垫子吸入温暖的数据中心空气，随着液体蒸发，空气被冷却并被推回数据中心。它的成本仅为风冷HVAC系统成本的一小部分，并且在低湿度气候条件下效果最佳。太阳能冷却将来自太阳的热量转化为可用于数据中心空气冷却系统的冷却。该系统收集太阳能并利用热量驱动冷却过程以降低建筑物内的空气温度。这在阳光充足的地区或数据中心希望以更环保的方式补充其当前冷却的地区很有用。KyotoCooling是对自然冷却方式的改进，它使用热轮来控制数据中心内冷热空气的气流。随着车轮的转动，里面的热空气被排出体外；然后，外部空气冷却车轮，空气被抽回设施。它的运行功率比其他CRAH系统低75%到92%，减少了CO2排放并消除了冷却系统中对水的需求。该技术被芝加哥以外的美国联合航空公司数据中心和多伦多以外的惠普数据中心使用。使用智能技术进行数据中心冷却由于许多较新的数据中心冷却技术需要设施所有者的大量投资，因此智能技术已成为一种流行的选择。数据中心智能助手、人工智能和机器学习技术可以更有效地监控设施并进行实时调整，以确保最佳温度和湿度水平。例如，谷歌使用智能温度控制来减少热量输出和冷却使用。该公司还使用其DeepMindAI产品在18个月内将冷却能源使用量减少了40%。数据中心冷却机器人可以在设施内移动，监控特定服务器机架中的温度和湿度水平。手动监控机柜温度的挑战之一是一旦打开，情况可能会发生变化。OneNeckITSolutions等公司开发了适合标准机柜的机器人传感器探头。机器人在机柜内的皮带驱动导轨上上下移动，以收集每个机架的温度数据。然后，它通过蓝牙将数据传输到连接的设备，以便数据中心专业人员可以创建机柜的完整热图。数据中心的需求只会增加，因此设施所有者及其客户必须寻求更高效、更具成本效益的冷却解决方案。无论是寻找地热和自然冷却等对环境危害较小的选择，还是投资高性能服务器的液浸冷却等新技术，总有一款适合您。
