数据中心优化气流组织方案的原则和方案对比

数据中心制冷能耗基本可以占到数据中心能耗的三分之一上下。显而易见，合理的冷却方案对数据中心运行的经济效益和社会效益至关重要。

当数据中心建成后，所处位置的气候条件也就固定了，数据机房布局和冷源设备确定之后，数据机房内的气流组织，对保证数据中心可靠运行的同时降低能耗，是一个关键点，也是一个难点。

01 优化气流组织方案的原则

1、冷气流方面，不浪费，尽量做到定向供应，定向冷却。

2、热气流方面，从设备机柜出来后，尽量避免再与机房内冷气流混合，这样空调回风温度会更高，使得空调蒸发器的换热效率也会更高。

3、送风方面，尽量保持气道通畅，除非必要，尽可能减少风机的负荷。

现有的气流组织方式有很多，大致可分为上送风方式和下送风方式两大类，每一类又有较为典型的四种气流组织，共八种气流方式。

02 下送风的四种典型方式

1、下送风（架空地板）+密封机柜送风

通过地板下（相当静压箱）把冷风送至IT机柜内部，带走IT设备热量后，热气流从机柜后部或者上部排出，回到空调。

特点：标准机柜前部配有密封风柜，机柜布置灵活，可以背靠背布置也可同向布置，该方案投资小，标准化施工非常方便。

适合：只适合用于新建项目，但是送风柜的尺寸限制了机柜的风量，一般单机功率密度在3kW以下。

2、下送风（架空地板）+冷通道

各机柜以面对面成排的方式布置，并实现冷通道封闭形成一个“冷池”，空调冷风通过架空地板的静压箱后再进入冷池，进行气流二次均压后再对IT设备进行冷却，热气流从机柜的后部或者上部排出，回到空调。

特点：冷通道封闭有利于气流组织的二次均衡，使得离空调距离不同机柜的进风量更加一致，也使得同一架机柜不同高度的设备进风温差控制在2℃以内，较好地避免冷热不均。

单机功率密度为4～8kW，如果需要冷却更高密度的服务器，需要增加冷池面积或者安装活化地板以获得额外的冷量。

3、下送风（架空地板）+热通道

通过地板下送风把冷风输送至机柜附近，对热通道进行封闭，热风通过风管进入天花板回到空调。

特点：节能高效，但投资大，不宜施工，且不适用于蒸发式机房空调。热风需强制抽风回到空调，这种方式实际采用较少。

适合：采用水冷空调的新建项目，单机功率密度可达5～8kW

4、下送风（架空地板）+活化地板+冷热通道

同时在数据中心封闭冷、热通道。地板下送风，部分使用活化地板，通过冷池二次均压送入设备机柜，热风通过风管进入天花板回到空调。

特点：这是方式2和方式3的综合应用，属于超高热解决方案，缺点是投资过大。

适合：新建机房，机柜功率密度可达12～20kW。

03 上送风的四种典型方式

1、上送风+风管+下位送风或定向送风

通过风管、风量调节阀、风口等设备把冷风输送至机柜附近，根据风管和机柜位置的不同，采取下位送风或定向送风，但是冷气流在离开风口，进入服务器前还无法避免与热气流混合。

特点：风量、风向可调，投资比较低，省去了架空地板。

适合：改造或新建项目，机房功率密度不能太大，适用单机柜密度为1～2.5kW。

2、上送风+风管+冷风直接输送至机柜

通过风管、风量调节阀、门板式送风器等设备把冷风直接输入设备机柜内，这种方式冷通道封闭比较完整，为严格意义的精确送风。

这种形式的送风，必须要考虑相邻空调设备的冗余互补，一旦某台空调出现故障，相邻的空调应该通过联通的静压箱应急提供冷气流。

特点：可对每个机柜进行风量调整，但是风管制作成本高，投资较大。

适合：适合一些老机房的改建，适用单机柜密度为2～3kW。

3、上送风+风管+冷池

机柜面对面布置，进行冷通道封闭，通过风管、导风柜、封闭冷通道二次均压，送入设备机柜内。

特点：高热机房解决方案，气流组织合理，投资较大。

适合：适合一些老机房的基础上的新建本项目，适用单机柜密度为5kW左右。

4、上送风+风管+冷风直接输送或定向送风或下位送风

这是一种混合方式，适用于机房内机柜功耗相差较大的场合，对可以封闭的机柜进行冷通道封闭，对无法封闭的机柜采用开放方式，但风管的出口风量可调，并尽量靠近设备的进风口，实现部分区域精确送风，对机柜的冷量需求实现差异化解决。

特点：对前面几种方案的综合应用。

适合：适用用改建项目，特别是复杂的非标准场所，根据主设备的要求来封闭。由于是风管上送风，故单机柜功率不宜超过2.5kW，否则应给予额外的风量和冷量。

04 小结

目前机房制冷大多数采用上送风或下送风方式，从实际效果看，由于冷气流受热后自然上升，下送风气流流动效果会优于上送风，有利于设备冷却和降低风机功耗。

如果机房条件允许，建议尽量采用地板下送风方式，考虑到不同的机柜功率密度要求，再决定是否需要建立冷、热通道，综合性能上来说，冷通道要优于热通道。

审核编辑：郭婷