调整机房空调容量大小提高数据中心能源效率

调整机房空调(CRAC)容量大小不像选择一台冰箱那样简单，容量大不一定就好!正确的大小是高效运行的关键，其能源效率比选择合适的UPS会更好，但受影响的因素太多了，因此这个问题不是人人都能弄得明白。

如果机房空调容量大小不合适可能会导致制冷遇到麻烦，错误或不恰当的位置可能使情况变得更糟。空调容量太小不能有效制冷，但也不能太大，太多会造成过度制冷，不过谢天谢地，许多机房空调都可以调整负载范围，但也有一些还做不到。

要保持机器和室内温度、湿度比较困难，但温度波动会影响计算机硬件的稳定性和寿命，因此必须尽力保证温度和湿度的稳定。

采用制冷压缩机的机房空调系统可以通过多步设计实现，一个20吨、4步单元的空调可以产生5吨制冷量，当热量上升到10、15、20吨负载时，水冷单元(CRAH)可以调整水流以满足负载，但制冷量通常会下降大约20%。早期的空调系统只是向房间中经冰块吹入空气，24小时就会溶化掉2000磅冰块，制冷量却只有1吨，单位采用的是英热单位(BTU)/小时，因此1吨制冷量相当于1200BTU/小时。

如今我们都是用千瓦(kW)来表示制冷量，1吨制冷量可以冷却3.5kW热量，因此一台20吨制冷量的机房空调可以冷却70kW左右的热量。如果我们知道数据中心的功率负载，就可以选择一个合适的容量，余量不要超出20%，同时，如果需要增加容量，对于水冷或多步设计可能需要增大50%，但注意有太多不同的容量可供选择，我们应该使用哪一个呢我们必须了解更多的信息。

空调要处理两类热量，一种是显示热量，即我们可以感受得到的热量，通常我们的计算机发出的热量就属这种，另一种是隐式热量，通常是水分蒸发产生的。简单说来，处理水份和湿度需要空调更多的隐式容量，这需要从显示容量中扣除。

数据中心相对湿度一般不会大于45%，但如果过度制冷将会导致空气中的水份消失，因此不得不使用更多的能源重新加湿。问题是，相对湿度是“相对的”湿度，相同湿度的热空气比冷空气的相对湿度更低，因为它相对冷空气而言可以含有更多的水蒸气。此外，数据中心的温度相差很大，相对湿度依赖于测量的位置，这就是为什么我们想摆脱它的缘故了，但相对湿度目前仍然是确定湿度的常用方法。

大部分空调是通过返回空气温度进行控制的，信不信由你，返回越热的空气将使空调提供更真实的制冷量，因此，如果你计划在负载很重的房间降低温度，实际上消除的热量可能更少，房间的温度反而可能会上升，你也将浪费更多的电力。下面的表格显示了湿度水平和返回的空气温度如何从相同的22吨水冷空调获得更高的性能。注意在高温下，相对湿度必须保持低于下面湿度的最大值。

返回温度

72F

72F

75F

75F

80F

85F

90F

95F

相对湿度

50%

45%

50%

45%

50%

32.3%

27.7%

23.6%

制冷量kW

60

61.1

69.6

70.8

86.4

101.7

118.8

135.6

如果你使用导管或天花板热空气会回流到空调中，通过防止与冷空气混合，可以保持返回的温度在80℉或更高，从同一台机器你可以获得更多的实际制冷量，在任何返回温度情况下都可以保持湿度更低。

此外，空调既要制冷又要使空气流动，冰箱也可以制冷，但打开冰箱门却不能给房间制冷，空气流动可以将设备散发的热量带走，热空气主要流向CRAC，就象夏天吹来的一阵微风，那是不是空气越多越好呢不一定!如果地板比较低，太多的空气流经空调意味着空调需要更快的运转速度，这就意味着压力就会降低，从空调流出的空气通过穿孔板可以降低8-10英尺，但这样浪费了空气和能源，也降低了制冷效果，太多的空气也可能扰乱地板下的空气，使地板下的压力不均匀，进一步降低了制冷效果，如果CRAC相互成直角放置情况会更糟，压力太高也不好，它会使CRAC风扇加速运行，浪费更多的能源。

幸运的是，目前已可以自动调节风扇速度，自动适应气流的变化，自动调节由房间的感应器控制，这样可以节省大量的能源。

因此第一步是要弄清楚我们的真实负载，在本文前半部分已经移到，第二步是看你是否可以让更高温度的空气返回到CRAC，第三步是确定冷空气的温度，美国采暖，制冷与空调工程师协会(ASHRAE)技术委员会9.9最近提高了温度范围，因此不要过度冷却设备，第四步是设置你的湿度标准，ASHRAETC9.9推荐监控露点，但可能现有的CRAC还不支持，这样你还是得控制相对湿度，因此，如果可能，采购空调时应考虑可以调节负载的设备，同时应选择一个合适的容量，第一天运营保持在中等水平即可，这将提供最佳的稳定性和控制性。

我们再来看看另外的三个问题：重热，加湿和水温。如果你不止三或四台CRAC，没有必要在每个单元上都放置加湿器，湿气是可以快速扩散的，在每个空调上都放置加湿器可能会起反作用。

重热已经是多年的老问题了，它是最浪费能源的了，在许多情况下可以设计为不出现或使用最小的重热，但需要设计人员经验丰富才能提供合适的设计方案。

如果你使用水冷机房空调处理器，你需要有经验的工程师参与，制冷级别依赖于进入的水温和水温的上升情况，虽然水冷提高了能源效率，但却降低了CRAH的制冷量。

最后不要忘了热源制冷，这已经超出了本文的范围。最佳的制冷方案是消耗的能源要少，本身需要的制冷量也要最小，这是另一个大的主题。