近期，新基建成為社會高度關(guān)注的熱點話題。在日前召開的新聞發(fā)布會上，國家發(fā)改委相關(guān)負(fù)責(zé)人明確了新型基礎(chǔ)設(shè)施的范疇，“以數(shù)據(jù)中心、智能計算中心為代表的算力基礎(chǔ)設(shè)施” 毫不意外地被列入其中。
“近年我國數(shù)據(jù)中心發(fā)展迅猛，在數(shù)量和規(guī)模上都呈20%以上的年增長，數(shù)據(jù)中心應(yīng)用僅次于美國，位于世界第二。隨著數(shù)據(jù)中心數(shù)量的增長，對其內(nèi)部的暖通系統(tǒng)也提出了更高要求。
通常人們把空調(diào)制冷系統(tǒng)看得很簡單，認(rèn)為只要 IT 設(shè)備運行創(chuàng)造一個符合要求符合標(biāo)準(zhǔn)的溫度環(huán)境就可以了。其實不然，如何預(yù)測數(shù)據(jù)中心規(guī)模，如何解決與功率密度相關(guān)的熱量問題，如何使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的可用性，如何確定數(shù)據(jù)中心機房基礎(chǔ)設(shè)施投資總成本，以及如何規(guī)劃數(shù)據(jù)中心可持續(xù)發(fā)展能力，包括資源或能力的利用與擴充問題，如何實現(xiàn)系統(tǒng)的可擴展性、適應(yīng)性和可改造性，如何兼顧系統(tǒng)的經(jīng)濟性，如何提高系統(tǒng)的可維護性等，同樣都在數(shù)據(jù)中心空調(diào)制冷系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計中反映出來。
01 適應(yīng)性與擴展性要求
面對不斷增加的規(guī)模、無法預(yù)測的功率密度，行業(yè)對于功率密度需求的預(yù)測顯示出巨大的不確定性。但是，新建的數(shù)據(jù)中心必須滿足10年內(nèi)的要求，同時還需要將每隔1.5到2.5年進行的IT設(shè)施升級成本考慮在內(nèi)。這就要求提高空調(diào)制冷系統(tǒng)設(shè)計的適應(yīng)性和靈活性，特別是要解決局部的的高密度機架冷卻的冷卻問題。在未來的高密度數(shù)據(jù)中心中，這種情況是很常見的。
適應(yīng)性要求是對空調(diào)制冷系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計最重要的要求，尤其要解決高密度機架系統(tǒng)冷卻涉及的問題，而高密度機架數(shù)量和位置在建設(shè)初期又是不確定的。通常每隔1.5到2.5年數(shù)據(jù)中心或網(wǎng)絡(luò)機房需要進行的 IT 升級，使適應(yīng)性這一問題變得更為復(fù)雜?？蛻敉ǔ２荒茴A(yù)測他們的冷卻系統(tǒng)是否會滿足未來的復(fù)雜情況，甚至在了解復(fù)雜特點的情況下也不能做出預(yù)測。
02 可用性要求
空調(diào)制冷系統(tǒng)面臨消除冷熱空氣混合的問題：供氣和排氣混合會降低CRAC設(shè)備的返回空氣溫度，同時提高IT設(shè)備的供氣溫度。CRAC設(shè)備必須設(shè)置為提供非常冷的空氣以克服這個問題，否則會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的冷卻性能。解決辦法是：最大限度地減少IT設(shè)備排氣和供氣混合的系統(tǒng)。
在滿足要求的情況下，確保系統(tǒng)的冗余。冗余系統(tǒng)中CRAC設(shè)備故障會降低冷卻能力，也會影響氣流的物理分配，而且冗余性很難規(guī)劃和驗證。在設(shè)計上，系統(tǒng)可以在CRAC設(shè)備或相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)生故障時確保所有IT設(shè)備的氣流和供氣溫度。
03 生命周期成本要求
空調(diào)制冷系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計要求優(yōu)化資本投資和可用空間。系統(tǒng)要求很難預(yù)測，經(jīng)常會超大規(guī)模設(shè)計。解決辦法是：采用可隨要求增長的模塊化系統(tǒng)，并且加快裝配速度，降低服務(wù)合同成本，采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，使系統(tǒng)性能能夠精確預(yù)測和量化。
用戶對生命周期成本需求的關(guān)注不如對適應(yīng)性和可用性要求的關(guān)注大。滿足生命周期成本需求的解決方案要求采用預(yù)制的、標(biāo)準(zhǔn)化的模塊化解決方案。
04 可服務(wù)性要求
可服務(wù)性需求中常提到的一個話題就是，用戶相信冷卻設(shè)備可以在設(shè)計上更加易于維修。這就要求縮短平均恢復(fù)時間(包括維修時間以及技術(shù)人員到達(dá)、診斷和部件到貨時間)，簡化系統(tǒng)復(fù)雜性。如果系統(tǒng)非常復(fù)雜，以至于服務(wù)技術(shù)人員和內(nèi)部維護人員不得不在運行和維護系統(tǒng)過程中斷開負(fù)載，那么系統(tǒng)的可服務(wù)性將大打折扣。此外，系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)該追求更加簡單的維修程序，最大程度減少廠商接口。
05 可管理性要求
管理系統(tǒng)必須清楚地描述任何問題，提供與問題癥狀更加相符的數(shù)據(jù)報告以及出現(xiàn)問題時詳細(xì)的系統(tǒng)性能狀況信息，以便進行故障排除，提供預(yù)測性故障分析。許多冷卻組件都會出人意料地發(fā)生故障或中斷，或者在沒有通知的情況下降級，而且沒有提前警告，這樣采取可能會防止負(fù)載損壞的補救措施。這要求系統(tǒng)設(shè)計者 以一種提前提供組件故障警告的方式為制冷系統(tǒng)配置儀表。對于消耗品或壽命有限的部件，自動通知剩余的預(yù)期壽命和更換時間，在必要的情況下，考慮調(diào)整系統(tǒng)性能以適應(yīng)降級的消耗品。
06 節(jié)能要求
許多機房面臨資源的過度供應(yīng)。大多數(shù)機房采用強制通風(fēng)方式盲目散熱，造成制冷能量的巨大浪費，資源利用率低下。節(jié)能降耗是當(dāng)代數(shù)據(jù)中心規(guī)劃設(shè)計的三個重點之一，而空調(diào)制冷系統(tǒng)又是降低數(shù)據(jù)中基礎(chǔ)設(shè)施心能耗的關(guān)鍵。這就要求制冷系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，提高制冷設(shè)備適性和擴展能力，提高設(shè)備利用率。
資源孤島現(xiàn)象。機房內(nèi)各空調(diào)設(shè)備(CRAC)完全隔離，不能合理調(diào)度，不同設(shè)備甚至工作在相反的制冷和加熱狀態(tài)。系統(tǒng)可以通過提高制冷設(shè)備的智能化管理水平，協(xié)調(diào)各空調(diào)設(shè)備的工作狀態(tài)。
沒有測量的尺度。散熱設(shè)備不了解機房內(nèi) IT設(shè)備發(fā)熱狀況和溫度分布，只能盲目送風(fēng)、“移動空氣”，無法按 IT 設(shè)備穩(wěn)定運行溫度要求供應(yīng)散熱資源，造成機房內(nèi)溫度過低，但仍有局部的過熱點 。這需要設(shè)計者改變“房間制冷”設(shè)計理念，采用機架制就近冷技術(shù)。
