由于数据的爆炸式增长及云服务、大数据对IT基础设施带来的硬性技术挑战，数据中心在向大型化、集中化发展，变成交互式的信息处理分析集成平台，要完成这样庞大的数据核算，需要数千甚至上万台IT设备同时在线，其中产生的大量热量和电力消耗，导致数据中心制冷和降耗形势严峻，而对于数据中心的建设和设置，却是很多企业最为“隐秘”和核心的技术所在，很难对某一企业的数据中心一探究竟，了解内情。针对业界对于数据中心制冷建设的技术需求和专业知识相对普及匮乏的现实问题，世纪互联蓝云工程师团队根据其多年一线工作经验，将数据中心制冷知识进行汇编，于近日在置顶网全文发布，为行业贡献了宝贵经验。
文章由世纪互联蓝云TOG数据中心服务团队的Mark Ma策划和编写， TOG基础设施服务团队的 Sean Zhang指导，从五个部分对数据中心的制冷进行讨论：
第一篇：数据中心制冷的基础知识；
第二篇：数据中心制冷的系统介绍；
第三篇：数据中心制冷的机房相关知识；
第四篇，数据中心制冷的设计介绍；
第五篇，数据中心制冷的安装部署。
随着云计算的兴起，数据中心的蓬勃发展，对数据中心运维人员的知识结构提出更高要求。数据中心的制冷是数据中心里最重要的关键基础设施之一，根据调研机构Global Market Insights的研究报告，2024年的数据中心制冷市场规模将达到200亿美元，数据中心运维人员必须透彻了解和掌握制冷的基础知识。本汇编将分五期连载，旨在面向数据中心运维人员，从零基础开始涵盖制冷知识多方面，总结归纳离散的各项知识点，使读者得以快速了解数据中心制冷，所有想学习数据中心制冷的运维人员或者相关人员，基本上花费两个小时就可以了解全文内容。请关注本次第一篇《数据中心制冷的基础知识》及后续剩余章节连载内容，与世纪互联蓝云一起开启数据中心制冷的知识之旅。
- 数据中心制冷的基础知识
1.1数据中心制冷的重要性
数据中心的制冷是数据中心里最重要的关键基础设施之一。最新的计算和存储设备体积变得越来越小，但是使用相同或甚至更多的电力，因而数据中心里单位面积产生的热量更多了。
数据中心的制冷对数据中心的可用性非常重要。温度和湿度是造成电子元件可靠性问题的主要因素，因而制冷是当今数据中心的首要问题。
1.2制冷对可靠性的影响
IT网络电子设备在高温时会遇到可靠性问题。将设备保持在适当的温度非常重要。经验表明，环境温度每增加10℃，ICT硬件的长期可靠性就会降低约50％。大多数CPU工作温度范围的上限约为60-95℃，在高温下连续运行会将CPU寿命限制在几年或更短时间内。
1.3温度湿度名词解析
- Dew Point 结露点：结露点是水蒸气从空气中凝结出来时候的温度。
- 干球温度：用于常规方式测定的气温。是接触球体表面空气的实际温度，或者湿空气的真实温度。这里的球体是温度计的水银球。
- 湿球温度：是指球部表面保持潮湿状态的温度。
1.4温度湿度的建议值
“ASHRAE”是美国采暖，制冷和空调工程师协会，在2011年，ASHRAE明确了计算机房中ICT设备的温度推荐值为18-27摄氏度（转换为华氏为65-81度）。
温湿度的变化率：温度或湿度的波动变化也会在电子元件上产生应力，从而导致更高的故障率。温度或湿度的快速波动也可能会对硬件运行产生负面影响。
1.5ICT设备的工作环境温度
ASHRAE 2011的推荐值18-27◦C 满足ICT设备在海拔1000-3000米范围的环境温度要求。
1.6显热和潜热
- 显热：物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量，称为显热。
- 潜热：是指在温度保持不变的条件下，物质在从某一个相态转变为另一个相态的相变过程中所吸入或放出的热量。
显冷量是降低温度（显热负荷）所需的制冷容量，潜冷量是从空气中除去水分（潜热负荷）的能力。机房空调显冷量和潜冷量的和就是全冷量。显冷比就是显冷量与全冷量的比值。
1.7热量知识
- 热量的传导和散播：传导，辐射，对流；
- 温度的测量（AHSRAE建议进行两种类型的测量）：
θ 设施层面的测量点：地面以上1.5米，设备前方0.4米，中/小型数据中心的每第5个机柜，大型数据中心的每第10个机柜；θ 设备层面的测量点：至少在三个高度水平，机柜前面50mm，高密度机架需要更多测量点。
ICT设备的Delta-T：每个ICT设备都有冷空气进气口和热空气排气口之间的温度差异。 进气和排气之间的温度差异称为设备的Delta-T。传统的ICT设备的Delta-T通常大约10-15°C，热通道温度可以是36-38°C 。一些最新的刀片服务器的Delta-T超过20°C，热通道温度可能超过38°C 的极限。热量单位转换：有很多不同的热量单位：吨 / BTU / 瓦特 / 马力建议所有热/冷相关问题都用一个测量单位：瓦特/千瓦 （Watt/kWatt）
1.8排风量
在讨论冷却能力和冷却要求时，风量排量是一个重要因素。风量排量表示为：
θ CFM – 每分钟立方英尺
θ CMH – 每小时立方米
设备排风量：设备的CFM要求是在设备的设计阶段预先确定的。在风扇速度恒定的情况下，设备具有恒定的Delta-T，进气温度的变化不会影响Delta-T。冷却风扇的速度动态变化来适应设备制冷要求。
CFM/CMH 测量：每一台ICT设备都会吸入一定量的空气，以达到所需的冷却能力。 从高架地板出来的空气量至少应与机架内所有设备所需的总量相匹配。空气量不足将导致冷却问题，这是计算机房冷却的最常见问题之一。空气冷却能力：制冷量公式：制冷量（Q）= 0.5764 * Δ𝑇 * 𝐶𝐹𝑀CFM = 1.75 * Q（瓦特）/ Δ𝑇
1.9湿度控制
- ICT设备释放的纯粹是显热，因此它不会改变计算机房内的湿度。
- 计算机房内的湿度变化是由潜热源引起的：墙/地板/天花板，人流量，房门打开。
- 控制：蒸气屏障，加湿，除湿。
1.10新风系统
新风系统给机房内工作人员提供足够新风以保证工人的身体健康：每人≥40m³/h;
使机房内维持一定的正压以防止室外尘埃进入机房：主机房对走廊或其它房间之间的正压≥4.9Pa，对室外的正压≥9.8Pa。
1.11本章小结
本篇介绍了数据中心制冷的一些基础知识，这些基本概念是进一步学习数据中心制冷的关键。
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