概要

處理關鍵業(yè)務的計算機系統(tǒng)的有效、可靠運行是各行業(yè)公司取得成功必不可少的要素。 計算機系統(tǒng)停止運行的成本很高，即便短暫的中斷也會導致生產(chǎn)力、利潤和客戶商譽的潛在損失。處理關鍵業(yè)務的計算機系統(tǒng)不再局限一個地方，現(xiàn)在許多組織有多個數(shù)據(jù)中心，包括遠程的小型數(shù)據(jù)中心。

小型或遠程數(shù)據(jù)中心不能像大型數(shù)據(jù)中心一樣，在支撐系統(tǒng)設計上得到相同的關注度，盡管系統(tǒng)故障造成的損失相當高。特別是，環(huán)境控制可能不太受關注：無論是由于快速增長（導致數(shù)據(jù)中心“增長快于”支撐系統(tǒng)）或是缺乏對敏感電子設備制冷要求的理解，有些用戶最終還是嘗試采用舒適性空調(diào)系統(tǒng)為精密電子設備提供制冷。

結(jié)果是加大了被保護設備過早失效的風險，提高了必要運營成本。

精密空調(diào)是專門設計用于滿足高熱密度電子類負載的需求，此類負載產(chǎn)生的顯熱高于一般的舒適性環(huán)境，且需要全年365 天、每天24 小時的不間斷制冷。電子設備對濕度變化更為敏感，要求空氣質(zhì)量要求比一般舒適性環(huán)境高。

通常由于精密空調(diào)的初期投資成本較高，因此客戶常常選擇舒適性空調(diào)，并承受由此導致的敏感電子設備的風險。但由于精密空調(diào)專用于高顯熱環(huán)境，并且全年不間斷運行，因此，在整個使用壽命期內(nèi)的運行費用比舒適性空調(diào)要低。因此，同時考慮初期投資成本和運營成本時，精密空調(diào)實際上是費用最低的解決方案。

精密VS 舒適性制

對數(shù)據(jù)中心可靠運行所需的支撐設備規(guī)劃的考慮，通常比對主設備的考慮要少，規(guī)模較小的設施或遠程設施尤為如此。諸如支持關鍵計算機系統(tǒng)的環(huán)境控制、供電可靠性和有效監(jiān)控等領域，受關注的程度低于服務器、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡配置等領域。然而，這些系統(tǒng)性能不僅僅依賴于網(wǎng)絡連接，也依賴供電和環(huán)境支持系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)中心計算機和網(wǎng)絡系統(tǒng)內(nèi)電子元件的發(fā)熱和敏感度要求溫度、濕度、空氣流動和空氣潔凈度維持在嚴格的范圍內(nèi)。

精密空調(diào)是專為此目的而設計的。舒適性空調(diào)偶爾也應用于這些場合；但通常是因為人們難以區(qū)分舒適性空調(diào)和精密空調(diào)之間的差異。

舒適性空調(diào)系統(tǒng)包括普通空調(diào)、住宅區(qū)中央空調(diào)和辦公室與商用寫字樓內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它們主要為工作人員提供舒適的環(huán)境。

精密空調(diào)主要為主設備提供全年不間斷制冷，精密濕度控制，和比舒適性空調(diào)更高的制冷能力/平方英尺。

具體而言，精密空調(diào)與舒適性空調(diào)之間有七個主要差異。

1. 優(yōu)化制冷以滿足電子系統(tǒng)要求

電子設備比一般舒適性環(huán)境產(chǎn)生更高的顯熱，這極大改變了對制冷系統(tǒng)的要求。

有兩種制冷類型：潛熱制冷和顯熱制冷。

潛熱制冷是指空調(diào)系統(tǒng)消除濕氣的能力。這在一般舒適性制冷場合下很重要，例如辦公寫字樓、零售商店及人群密度較高的其他地方。潛熱制冷的重點是保持人們工作環(huán)境的溫濕度平衡。這些地方通常有直接通往外面的門和進出口通道。

顯熱制冷是空調(diào)系統(tǒng)消除熱量的能力，可采用溫度計進行測量。數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的熱量/平方英尺比寫字樓要高，并且人群密度相對較低。

在大多數(shù)情況下，除平時很少用的緊急出口外，數(shù)據(jù)中心無直接通往寫字樓外面的出口。

舒適性空調(diào)的顯熱比為0.60~0.70 。這意味著60%~70% 的制冷量用于降溫，30%~40% 的制冷量用于除濕。為實現(xiàn)高效制冷，數(shù)據(jù)中心環(huán)境要求顯熱比達到0.80~0.90。精密空調(diào)的顯熱比為.85~1.0。 這意味著80%~100% 的制冷量用于降溫，僅0%~20% 是用于除濕。因此，在處理相同顯熱負載的情況下，“標稱”20 冷噸的舒適性空調(diào)所需數(shù)量要多于精密空調(diào)。

圖1 普通辦公環(huán)境中，60%-70% 為顯熱負載（.6-.7 SHR ），而計算機機房有90%-100% 的顯熱負載（.85-1.0 SHR ）。

隨著潛熱輸出的減少，除濕需求也在減少。 數(shù)據(jù)中心對潛熱制冷的需求最低，除濕需求也最低。由于精密空調(diào)主要用于消除顯熱，而不是除濕，具有較高的顯熱比。因此，精密空調(diào)最適用于數(shù)據(jù)中心。

2. 符合數(shù)據(jù)中心高熱密度要求的系統(tǒng)容量設計

電子設備環(huán)境下的熱密度是一般辦公環(huán)境熱密度的3-5 倍，而且還在以更快的速度增加。

具體而言，每250-300 平方英尺的辦公室要求1 冷噸的制冷量（12,000 BTU /小時或3,413 瓦），平均為15 瓦/平方英尺。然而，每50-100 平方英尺的數(shù)據(jù)中心就要求1 冷噸的制冷量，平均為75 瓦/平方英尺。這是數(shù)據(jù)中心在某一年度的平均值，有些站點的負載熱密度高達 200~300 瓦/平方英尺。

從氣流角度來看，精密空調(diào)的設計與舒適性空調(diào)不同，其設計的目的是為了解決數(shù)據(jù)中心內(nèi)較大負載熱密度。精密空調(diào)可實現(xiàn)較高的顯熱比，有助于維持設定溫濕度水平，并可通過較大的空氣流動，實現(xiàn)更好的空氣過濾。

圖2：計算機房內(nèi)的熱密度一般是辦公環(huán)境的3-5 倍。

精密空調(diào)一般為每冷噸制冷量配置500～900 立方英尺/分鐘的風量，這與舒適性空調(diào)350～400 立方英尺/分鐘的風量形成鮮明的對比。

此外，刀片服務器及其它新一代機架設備對數(shù)據(jù)中心提出了前所未有的散熱要求。新一代服務器和通信交換機產(chǎn)生的熱量/平方英尺是十年前的十倍?，F(xiàn)在，數(shù)據(jù)中心設計人員和工程師需要考慮，同時采用高架地板精密空調(diào)和專業(yè)散熱裝置。舒適性空調(diào)僅僅是采用簡易裝置，來應對這種新挑戰(zhàn)和相關的散熱要求。

3. 精密濕度控制

如果忽視濕度的影響，將會導致長期的、嚴重的問題，包括主設備、其他資源以及基礎設施的損失。數(shù)據(jù)中心環(huán)境的最佳相對濕度范圍是45%～50%。相對濕度過高時，濕氣會腐蝕開關電路，引起功能失效和設備故障。而當相對濕度過低時，會產(chǎn)生干擾設備正常運行的靜電放電。由于數(shù)據(jù)中心一般是需要全年365×24 小時不間斷制冷，所以更易產(chǎn)生較低的相對濕度。

舒適性空調(diào)一般沒有濕度控制，則很難保持數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定的相對濕度。如果增加了必要的控制和部件，那么它們必須作為一個完整系統(tǒng)運行。精密空調(diào)有多種運行模式，可以提供適當比率的制冷、加濕和除濕，更適合于對濕度控制精度要求較高的數(shù)據(jù)中心。

圖3遠紅外加濕器使精密空調(diào)能提供快速、精密的溫度控制。

4. 防止灰塵等污染物

即使少量的灰塵或其他顆粒，也會損壞存儲媒介和電子元件。大多數(shù)舒適性空調(diào)采用住宅型空氣過濾器，過濾效率僅為10% ，這對于數(shù)據(jù)中心環(huán)境而言是遠遠不夠的。精密空調(diào)的過濾器具有更高效的內(nèi)部過濾腔，其效率可達20%-30% ，且符合ASHRAE 標準。

5. 高效的不間斷制冷

大多數(shù)寫字樓內(nèi)使用的舒適性空調(diào)每天平均要運行8 小時，每周運行5 天。假設僅在夏季月份有制冷要求，則相當于每年要運行約1,200 小時。

不管外部環(huán)境如何，大多數(shù)數(shù)據(jù)中心要求每年365 天、每天24 小時的不間斷散熱。精密空調(diào)及其部件設計滿足高標準的制冷需求。當精密空氣調(diào)節(jié)機組內(nèi)其他部件可根據(jù)需求開啟或關閉時，風機系統(tǒng)則需要每年8,760 小時地持續(xù)運行。

圖4精密空調(diào)可提供機房級到機架級保護的多種配置

此外，帶有室外熱交換器的舒適性空調(diào)，當外部環(huán)境溫度降至32° F 以下時，由于壓力過低，一般不能運行。但是精密空調(diào)可在-30° F 的條件下正常運行，而乙二醇制冷系統(tǒng)在-60° F 的條件下正常制冷。

6. 較低的運營成本

由于基礎工程、設計和設備存在差異，因此，舒適性空調(diào)與精密空調(diào)的初期投資費用不能反映全部問題。較為精確的比較，是考慮兩個系統(tǒng)運營成本的差異。

基于以下假設，對兩種方法的運營成本比較（可針對具體情況進行更為詳細的分析）：

• 每冷噸制冷量需要1.0 馬力（0.747 kw）功率。

• 壓縮機電機和風機的效率為90%。

• 電力成本為$0.06/瓦時。

•11 月～次年3 月（3,650 小時）要求加濕。

•精密空調(diào)的顯熱比（SHR ）為0.90， 舒適性空調(diào)的顯熱比為0.60 。

首先，計算一冷噸制冷量的機組運行一年的成本：

總成本為$436 每冷噸/年。

然后，用總成本除以系統(tǒng)的顯熱比，得出每冷噸顯冷量的成本。對于精密空調(diào)而言，每冷噸顯冷量的成本是：

對于舒適性空調(diào)而言，每冷噸顯冷量的成本是：

在上述范例中，舒適性空調(diào)每年的運營成本比精密空調(diào)的運營成本高出$243/每冷噸顯冷量。這和業(yè)界普遍認同的原則一致，即舒適性空調(diào)3 冷噸制冷量相當于精密空調(diào)2 冷噸制冷量。

第二點比較是再加濕成本，通過計算每產(chǎn)生1 冷噸顯冷量的同時，會產(chǎn)生的潛冷量來確定。

對于精密空調(diào)而言：

對于舒適性空調(diào)而言：

舒適性空調(diào)每產(chǎn)生1 冷噸顯冷量，就會消耗6,667Btu 用于除濕。為了保持數(shù)據(jù)中心的相對濕度為45%～50% ，則需要消耗同樣的能量用于加濕。

增加的成本是：

在上述情況中，當考慮了所有制冷和再加濕成本時，舒適性空調(diào)每年的運營成本比精密空調(diào)高出$670/ 冷噸顯冷量。

7. 增強服務與支持

關鍵環(huán)境需要關鍵支撐系統(tǒng)的高可用性。因此，這些系統(tǒng)運行可靠，并且符合計算機系統(tǒng)運行環(huán)境的控制要求很重要。

精密空調(diào)的部件冗余比舒適性空調(diào)的要多，以保證其出現(xiàn)某些故障時仍能繼續(xù)運行。此外，精密空調(diào)是由廠方培訓的服務工程師進行安裝，他們更熟悉數(shù)據(jù)中心的需求和敏感性。制造商可提供對精密空調(diào)24 小時緊急服務和預防性維護服務。由于即使短暫的停機都會影響機房安全底線，因此，設計精密空調(diào)的首要考慮因素是適用性。

結(jié)論

計算機系統(tǒng)對環(huán)境有獨特的要求。舒適性空調(diào)適于人員居住或只有常規(guī)設備的“舒適”環(huán)境。

精密空調(diào)具有高效率、高可靠性和靈活性的特點，能滿足數(shù)據(jù)中心和其他高可用性計算機機房日益增加的散熱、濕度控制、過濾及其他方面的要求

文章來源：精密空調(diào) http:///