隨著計算設備密度的增加，數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡機房的冷卻問題已經(jīng)凸顯出來，成為一個嚴峻挑戰(zhàn)。一些服務器合并計劃，以及服務器和存儲系統(tǒng)物理體積上的縮小，已經(jīng)導致功率密度和熱量密度大大提高。盡管在數(shù)據(jù)中心中，每個機柜通常的能耗保持在1kW的量級上，但設備經(jīng)過配置后，每個機柜的能耗可能會超過15kW。這超出了一般數(shù)據(jù)中心的冷卻能力，因為按照設計，它們只能可靠地冷卻每個機柜2-3kW的能耗。此外，在數(shù)據(jù)中心引入高密度機柜可能會導致機房內(nèi)出現(xiàn)“熱點”區(qū)域，制冷系統(tǒng)可能無法應對這種情況，因為傳統(tǒng)的冷卻設計假定：在數(shù)據(jù)中心合縱，冷卻模式是相對均勻分布的。

       網(wǎng)絡機房或數(shù)據(jù)中心的這冷系統(tǒng)由計算機房空氣調(diào)節(jié)（CRAC）裝置和相關的空氣分配系統(tǒng)組成。在規(guī)模較大的數(shù)據(jù)中心中，也可以用計算機房空氣處理（CRAH）裝置來取代CRAC。所有的制冷系統(tǒng)都是用某種類型的CRAC或CRAH裝置，或二者并用，它們在性能上而又不同，但作用都是帶走機房中的熱量。然而，影響制冷系統(tǒng)性能的最根本因素在于空氣分配系統(tǒng)。正式由于空氣制冷系統(tǒng)的配置不同，從而決定了數(shù)據(jù)中心將采用不同類型的制冷系統(tǒng)。

    制冷系統(tǒng)的九種類型

    所有制冷系統(tǒng)都由送風系統(tǒng)和回風系統(tǒng)組成。送風系統(tǒng)把冷氣從 CRAC 裝置分配到負載，而回風系統(tǒng)把負載排出的熱氣抽回 CRAC 裝置。無論是送風系統(tǒng)還是回風系統(tǒng)，在 CRAC 裝置與負載之間輸送空氣都有以下三種基本方式：
    開啟方式
    局部管道方式
    全管道方式

    所謂開啟方式，即 CRAC 和負載直接從房間吸入或排出大量空氣，中間不用任何專門的管道來引導。所謂局部管道方式，即通過管道送風或回風，管道的通風孔位于靠近負載處。而在全管道方式中，空氣直接通過管道進出負載。

    以上三種方式，都可以用在送風路線和回風路線中。因此，共有 9 種組合，即 9 種空氣分配系統(tǒng)類型。所有類型都已在不同場合中得到應用，有時還在同一數(shù)據(jù)中心混合使用不同類型。其中有些類型需要安裝高架地板，而有些類型即可以使用硬地板，也可以使用高架地板。

    對于數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)而言，其關鍵目標之一是把進出設備的空氣分離，以防止設備過熱。這種分離同時大大提高了冷卻系統(tǒng)的效率和性能。當設備功率密度增加時，排出和吸入的空氣量也相應增加，這時要阻止設備吸入自身或鄰近設備排出的空氣變得更加困難。因此，隨著功率密度的增加，采用部分管道或全部采用管道將空氣引入或引出設備就顯得十分必要。

    以下對這 9 種冷卻系統(tǒng)進一步給出了概括性的陳述。全管道送風系統(tǒng)一般用于活動地板環(huán)境，在這種環(huán)境中，地板下面的障礙物會導致低靜壓問題，使冷氣無法到達機柜前端，全管道送風系統(tǒng)還應用于具有直接送風管道的專門設備，如大型計算機中。全管道回風系統(tǒng)主要與其他系統(tǒng)組合使用，并可用于混合密度環(huán)境。

    開啟方式和局部管道方式的四種組合，占據(jù)了冷卻系統(tǒng)的絕大部分。為進一步評估這些方法各自的優(yōu)勢和局限性，下文將按以下兩大類進行論述：使用活動地板的環(huán)境和不使用活動地板的環(huán)境。

    硬地板環(huán)境中冷卻系統(tǒng)的類型

    雖然一般認為數(shù)據(jù)中心應使用活動地板，但任何規(guī)模的數(shù)據(jù)中心都可以且常常沒有活動地板。絕大多數(shù)局域網(wǎng)機房和網(wǎng)絡機房都沒有采用活動地板。許多較新的大功率數(shù)據(jù)中心也未使用活動地板。在現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心中，以前那些需要采用活動地板的理由已不復存在，而且使用活動地板還存在許多重大缺陷，諸如專業(yè)工程設計、成本、設計時間、凈高度要求、抗震性、安全隱患、保密隱患、地板載荷、不便操作以及其他問題。出于這些原因，新建造的數(shù)據(jù)中心常常使用硬地板，對于小型數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡機房則一直如此。
在硬地板環(huán)境中，安裝局部管道送風系統(tǒng)需要借助架空管道和通風裝置。局部管道送風系統(tǒng)和局部管道回風系統(tǒng)的組合貌似很復雜，但實際上這是商業(yè)建筑最常用的冷卻方式，在商業(yè)建筑里，安裝在屋頂?shù)乃惋L柵格和回風柵格散布于冷卻空間中。 

    為硬地板環(huán)境選擇合適的制冷系統(tǒng)類型

    要判斷各種制冷類型適用于哪種具體環(huán)境，首先應了解這些系統(tǒng)。雖然應對具體問題進行具體分析，不過仍可就每種類型何時適用給出一般性的指導原則。對于規(guī)模較大或功率密度需求較高的系統(tǒng)，其制冷系統(tǒng)的設計一般較為復雜，常常需要使用管道。

    以下是進行有效設計的一個重要原則：根據(jù)所需平均功率密度設計制冷系統(tǒng)，并使其冷卻能力可適應高密度機柜所在的位置。雖然高密度機柜一般只占總負載的一小部分，但事先無法準確預測它們在數(shù)據(jù)中心的位置。在很多使用傳統(tǒng)活動地板的數(shù)據(jù)中心中，由于擔心不能充分冷卻潛在“熱點”，而把制冷設備和空氣分配系統(tǒng)設計得過大，這樣不僅會導致資金和運行費用飆升，而且往往仍不能達到預期效果。如果使用管道輸送空氣或冷卻冷氣，則不僅能冷卻高熱密度區(qū)域，同時還可避免因制冷系統(tǒng)過大導致的額外成本。

    活動地板環(huán)境中冷卻系統(tǒng)的類型

    盡管新建筑常常采用硬地板，但也有一些場合可采用活動地板�；顒拥匕暹m用于如下場合：
    原有活動地板可以再利用時。
    安裝帶有地下通風口的大型計算機時。
    有大量管道需要穿越機房區(qū)域時。

    需要注意，若單純?yōu)榱虽佋O電源線或數(shù)據(jù)線，則不需要活動地板。任何情況下，都不能為布置電源線或數(shù)據(jù)線而使用活動地板，否則會導致冷卻系統(tǒng)性能急劇下降。對于高密度數(shù)據(jù)中心，架空電源線和數(shù)據(jù)線是最明智的做法。性能下降的原因是由于，地板下的電源和纜線阻斷了原定的氣流路線，阻隔了空氣的流通，或迫使氣流改變了方向。另外，有時為了增減地下纜線，操作人員需要打開地板磚，這進一步阻礙了氣流進出關鍵 IT 設備。

    在活動地板環(huán)境里，可通過活動地板安裝局部管道送風系統(tǒng)。若有活動地板，并且它可以采用局部管道送風，則開啟方式送風不具備優(yōu)勢，應不予考慮。因此，在活動地板環(huán)境中不建議使用開啟方式送風冷卻系統(tǒng)。

    使用架空的回風管道，可使回風吸力集中于設備的熱氣排放口附近。全管道方式回風可完全避免冷熱空氣混合，從而機架入口溫度場梯度比較均勻（特別是靠近機柜頂部的位置），并且使 CRAC 的效率得以提高。此外，還可以調(diào)整回風管道，以使數(shù)據(jù)中新熱點附近的回風吸力達到最大。

    為活動地板環(huán)境選擇合適的制冷系統(tǒng)類型

    要判斷各種制冷類型適用于哪種具體環(huán)境，首先應了解這些系統(tǒng)。雖然應對具體問題進行具體分析，不過仍可就每種類型何時適用給出一般性的指導原則。對于規(guī)模較大或功率密度需求較高的系統(tǒng)，一般需要使用更復雜的管道。

    進行有效設計的重要原則與硬地板情況相同：根據(jù)所需平均功率密度設計制冷系統(tǒng)，并使其冷卻能力可適應高密度機柜。雖然高密度機柜一般只占總負載的一小部分，但事先無法準確預測它們在數(shù)據(jù)中心的位置。

    如何為活動地板環(huán)境選擇合適的冷卻系統(tǒng)？規(guī)模越大、密度越高，管道系統(tǒng)越復雜。有些高密度機架的功耗遠遠超出平均水平，每種冷卻系統(tǒng)中都給出了相應的解決方法。 

     設計冷卻系統(tǒng)時的注意事項

    選擇了合適的制冷系統(tǒng)類型之后，在系統(tǒng)設計過程中還應當考慮其他一些事項。包括：
    機架的隔行布局
    CRAC 裝置的位置
    通風口的數(shù)量和位置
    管道系統(tǒng)的規(guī)模
    機架內(nèi)部的合理配置 

    以上事項對系統(tǒng)性能有很大影響，特別當房間很大或功率密度很高的時候。絕大多數(shù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心在設計時并未充分考慮上述因素，因而往往會遇到意外的容量限制、冗余容量不合適或效率很低等問題。因此，不應當把這些事項當作例行公事而草草了事，設備管理人員和 IT 管理人員應當充分理解它們。