二、制冷系统设计和设备选型
目前数据中心的冷却系统都必须符合可扩展性和适应性、标准化、简单化、智能化、可管理化等五种关键要求。当前的设计思路和设备没有解决的、最为紧迫的核心问题是数据中心适应变化能力较差。数据中心冷却系统必须对不断变化的要求有更强的适应能力，对不断增长和无法预测的功率密度制定规划，同时要设计出冷却系统适应能力强甚至易于改进。数据中心设计中最重要的一个部分就是冷空气的供应和排出的热空气的回流路径，这对于高密度环境极具有挑战性，因为气流速度必须克服空气分配和回流系统的阻力。故要解决冷却系统的问题，就需要对现行的设计思路进行改进，主要包括冷却设备技术和设计的改进，以及如何测定数据中心的冷却要求等。
1、选用高效机房专用空调设备
(1)机房空调机组根据冷源及冷却方式一般可分为风冷、水冷、双冷源机组等,对于机房热负荷较小或采用地板送风方式受建筑条件限制的中、小型数据中心机房，可考虑采用管道上送风方式，并使送风口尽量接近机架;对于高发热密度的大、中型数据中心机房，优先采用水冷式空调制冷机。北方地区采用水冷冷水机组的机房，冬季可利用室外冷却塔作为冷源，通过热交换器对空调冷冻水进行降温;大型的数据中心可采用中央空调。中、小型数据中心机房，可考虑采用风冷式空调制冷机，但必须保证室外机有足够的安装空间。空调系统可采用电制冷与自然冷却相结合的方式。
(2)空调机组一般采用大风量小焓差设计，配置直联、高静压、无级调速风机的空调机组。采用高效节能的涡旋压缩机，高效EC电机驱动风机，无涡壳外转子风机叶轮，风量要满足90换气次/小时，风压需满足最大300Pa可调的要求。
(3)冷量应与机房设备的额定发热量建立函数关系，一般采用机房的总冷量等于机房UPS额定可用容量的1.3-1.5倍作为经验数值。这需了解其配置的压缩机规格，并联空调机组运行的相互影响程度，当以冷量计算粗选各厂家相近的空调设备时，必须对其送风量进行复核，处理焓差应按≤2.5Kcal/Kg干空气左右选用。尽管很多空调产品显冷量比例很高，但实际工作温度下显冷量下降多;即使空调输出冷量足够，但机房热岛效应严重，故负载发热量与空调额定制冷量配备比在1：1.5以上比较合适。
(4)选用模块化组合机组。通过主从控制，主机将多台模块所采集的温、湿度参数取其平均值，实现步调一致的效果。
(5)在布局空调时，机组送风的距离不宜过大，专用空调最佳送风距离为15-16米。空调室内机安装高度应高于机房面100-200mm，以减少相邻空调机组间扰流影响，减轻备机停机时气流倒灌，避免引起气流短路。还须减少送风路径、降低加空地板下PD，以保证PJ/PD≥3。(PJ：各送风口处内外静压差，PD：至各送风口架空地板下风速)。
(6)由于风冷直接膨胀式机房精密空调的冷却极限约为4KW/m2，当机房环境的热负荷超过5KW/m2时，如用传统方式的机房专用空调来解决，会有局部热点存在，必然需要精密空调增加为高热密度负荷提供良好的微环境调节能力，这势必要在空调机组系统控制和气流组织设计上进行革新;而不仅仅是简单的增加机房精密空调的装机容量。
2、空气分配系统配置
数据中心机房空调系统冷量与风量、送风与回风、风管与风口设计的具体数据取值均应遵从《采暖通风与空气调节设计规范》、《通风与空调工程施工及验收规范》和电信机房空调工程设计手册的规定。如今数据中心空调配套系统迫切需要建立起能反映机柜内温度、机柜排风侧垂直温差及反映能节能、提高空调制冷效率以消除机房平面温差，作为全空气型的下送风，必须做到随时随地应用基本公式Q=G*ΔT*C(Q：总冷量，G：风量，ΔT：温差，C：比热系统)。
(1)室内送风机风量和风压能适时调节。应能根据热源大小不同来调节分配出风口的冷气量。送风口的风量调节方便，风向调节便于相对机柜上部形成自由射流，而相对机柜中下部外表面形成贴附射流，依据送风射流的一般规律，只要同时保证送风口面积F与送风口速度U0达到一定值，那么就能确保机柜工作区送风主体段轴心风速UX。地板送风口数量应保障每个服务器机架均能有足够的冷却风量，送风口位置宜设在服务器机架进风处。地板送风口风速宜在1.5-3.0m/s间。对柜底地板出风方式，应保证机房内每个出风口的基本出风量都能达到15m3/min以上(即所有近距离柜底出风口均打开，且调节至15m3/min时，最远端出风口的最大出风量仍不小于15m3/min)。对于过道地板出风方式，当机柜采用面对面、背靠背排列时，应保证过道内每600mm长度上输出的基本出风量达到50m3/min以上;机柜采用统一朝向排列时，应保证过道内每600mm长度上输出的基本出风量达到25m3/min以上。若使用高负荷机柜，则出风量也应相应加大(刀片服务器系统进气口需要大约1,180升/秒的冷空气)。
(2)根据机房室内状态点及热湿负荷，可由湿空气焓湿图确定送风状态点。进而得出空调机组供冷量、再热量、加湿量及送风量。按相关规定，送风温差宜控制在6~10℃。
(3)大型数据中心机房空调适合长边侧进风，不宜短边侧进风。下送风走向与机架走道同向,不宜与架间走道垂直。
(4)建立冷热通道围栏系统。为进一步阻隔冷热空间的混和，可利用隔热能力极强、熔点很高的乙烯基塑料隔板(VinylCurtain)，一方面密封热通道的两边出口，另一方面包围冷通道的整体范围，使冷空气与热空气的隔绝，以便更好地调节机架顶部到底部的空气温度。
(5)为了避免大型机房内近处出风量过大、远处出风量过小的不均衡现象，应在机房地板下架设多条大口径主输风管延伸至机房最远端。
(6)当机柜内设备的发热功率密度明显过大，无法通过机房大环境中冷热气流自然对流方式解决降温问题，导致机柜内温度严重超过设备运行允许温度范围时，为加快机柜内热气的排走速度，可选择在底部和后部加装强迫散热装置的机柜，如安装轴向水平的强排风扇。
3、合理布置机柜机架，提高设备散热效率
(1)合理布置机柜对于确保机柜拥有适当温度和足够的空气非常重要。采取"面对面、背靠背"的机柜摆放及将空调设备与热通道对齐方式，这样在两排机柜的正面面对通道中间布置冷风出口，形成一个"冷通道"的冷空气区，冷空气流经设备后形成了热空气，再被排放到两排机柜背面中的"热通道"中，最后通过热通道上方布置的回风口回到空调系统，使整个机房气流、能量流流动通畅，不但提高了机房精密空调的利用率，而且还进一步提升了制冷效果。
图1机柜或机架面对面、背对背的布置方式
(2)机柜气流和机柜设计是引导空气最大限度改进冷却效果的关键因素。机柜对于防止设备排出的热气短路循环进入设备进气口至关重要。热空气将被轻微增压，再加上设备进气过程中的吸力，将可能导致热空气被重新吸入设备进气口。气流短路问题可能导致IT设备的温度上升8℃，其结果的将要远远大于热气造成的影响。
由于模块化数据网络设备基本上是水平方向进出风(最常见的方式是前进后出)，因此空调制冷气流也应符合这种气流组织：尽量将冷气送到所有数据设备的前方位置。
采用标准机柜和盲板可以大幅减少气流短路比例，能消除机架正面的垂直温度梯度，防止高温排出空气回流到机架前部区域，并确保供应的冷空气在机架上下配送均匀。
下送风机房机柜前后门的设计应符合最佳制冷效率的要求，有2种方式可选择：
a)前门完全密闭，不做通风孔;后门通风网孔大小为Ф5，后门通风率30-40%，这种方式，由机柜底部调节的开口，在机柜内设备正面送冷风，由后门和机柜顶部散热;每个机柜需要侧门，侧门不带通风孔，冷风通道完全在机柜下方。
b)前后门底部起1/2密闭，不做通风孔，机柜上部1/2为通风散热部分，通风网孔大小为Ф5，通风率30-40%，这种方式主要出风口在机柜的底部，同时可以在机柜列间通道开辅助送风口，在机柜内设备正面送冷风，由后门和机柜顶部散热。每个机柜需要侧门，侧门不带通风孔。冷风通道在机柜下方和机柜列间通道。
机柜内数据设备与机柜前、后面板的间距宽度应不小于150mm。
机柜层板应有利于通风，为避免阻挡空气流通，层板深度应不大于600mm。多台发热量大的数据设备不宜叠放在同一层板上，最下层层板距离机柜底部应不小于200mm。把热负荷最大的设备安装在机柜中部位置，以便获得最大的配风风量。
机柜底部采用活动抽屉板，随设备多少，改动冷气入口大小。机柜底部后半部堵住，阻止冷空气从底部向后面流去。
