如果您认为关于建造新数据中心的气流管理考虑因素的讨论将会引发正常的一些堵漏孔与填充板和地板垫圈，将热通道与冷通道分开，最大限度地降低或消除旁路气流、再循环气流， 部署带有变频器的风扇，智能定位风口地板以及测量服务器进风处的温度的话，那么你将犯了严重的错误。

我不不认为这些做法是不考虑的; 我只是认为这些做法是最初级的。这些做法不属于数据中心设计领域的先进技术或前沿技术，而是被确立为最佳改善气流组织的方式。 根据所有既定的行业标准和指导方针，获益源于对这些气流管理控制是从气流量与温度设定为最低起点，关键在于数据中心PUE以及效益的利用机会。

那么，如果这些最低要求不是今天的主题，建立新的数据中心的气流管理还有哪些要考虑? 让我们从ASHRAE手册“数据处理环境指南”，第4版以及他们所谓的服务器度量来确定数据中心运行环境信息开始、

ASHRAE 7个指标：

1. 服务器功率与进风温度

2. 服务器性能与进风温度

3. 服务器成本与进风温度

4. 气候数据与服务器进风温度

5. 服务器腐蚀与湿度水平

6. 服务器可靠性与进风温度

7. 服务器声学噪声与进风温度的关系

随着进一步延伸，通过这些指标能能够帮助数据中心在设计气流组织管理方面提供指导。 ASHRAE在对这些定义进行阐述。

接下来，让我们看看该如何考虑它们由此对设计和运营效率产生的影响。

服务器功率与入口温度。

良好的气流组织管理的最主要的优点在于允许数据中心在高温下运行，并允许依据数据中心内不同类型服务器中的温度设定值的最高值设定数据中心温度。

通过对气流组织实施管理，当气流组织管理提供的温度在75°F(22℃)时，能够满足服务器最高进风温度77-79°F(25-26℃)。在气流管理不佳的情况下，气流组织管理提供的温度在55°F(12.8℃)时，很容易导致服务器进风温度范围值77°F—90°F(25℃-32.2)。

尽管如此，我们还是假设气流管理不佳，过冷气流供应过度;随着气流组织管理到位，唯一需要考虑的是提高温度，这也是大多数数据中心运维方面的专家给出的专业建议。

接下来，期待发生什么呢? 早期的这个问题，基于过去总结的实践经验表明，也许会看到PUE在会下降，但是，整个数据中心能耗会增加，由于服务器风扇持续运转，可以通过提高服务器进风温度，达到冷却的效果。

Hewlett-Packard(惠普)在2011年的Uptime研讨会上提出一项此类研究，他们试图获取与执行指定任务相关的所有成本，包括IT设备负载，数据中心电力负载，功率转换损耗，照明等。 他们对四类不同的服务器进风温度进行测试，并测量了PUE与实际工作成本。

随着温度升高，机械设备效率提高，PUE下降; 然而，运营能耗成本与PUE并不成正比。 事实上，如表1所示，在某些时候，PUE与运营实际成本是有分歧的。

图1

惠普根据2009年对戴尔和APC案例研究证实，提高服务器风扇速度的同时提高温度，比在高温下运行机械设备更能降低能耗。因此，这也在很大程度上，用行业常用的口头禅“我告诉过你”的方式很好的回应数据中心目前温度升高的弊病。

有趣的是，许多业内人士依然没有从之前对此下的过早的定论中恢复过来。实验看上去似乎很合理，可在一些业界人士看来，在那样的在测试条件下测试得出的报告结果，说服力不高。在既定条件下做的测试，取得的结果不能代表着对整个空间设计已经做出全面的考量。

例如：是否对在运行的免费冷却系统的成本效益进行评估?或者，当你在一个地区新建或改造数据中心时，是否对当地能源以及建筑法规有所了解?这个地区是否适合安装节能装置?

实验包括对精密空调与持续运行的冷却系统进行研究，包括三种不同的配置方案，全部采用行间制冷 ——室内采用精密空调，室外选用两台冷水机组。例如，免费冷却系统回风温度在95°F(35℃)时，室内精密空调内压缩机可以不工作，这样的设计，在全国大部分地区的数据中心建立冷水设备是可行的。

此外，早在2009年、2011年，在那时安装的服务器将被ASHRAE归为A1或A2类服务器，时至今日，今天几乎所有新近采用的服务器都归为A3、A4类，该类服务器的在设计上增加了降低能耗的设计，使用节能装置和新近出品的服务器将会影响到高密服务器运行时的进风温度，同时会影响到运营成本

图2

图2基于ASHRAE IT小组委员会成员做的调研，显示额定功率800瓦的机架在配有为80瓦(额定功率)风扇的条件下测试得出的数据。

有必要做出的说明的是，高价值指的是效率较低的风扇系统的、性能低的服务器，低价值指的是高效服务器，其他服务器将使用平均值来表现，但是对于实施该项目的人来说，需要知道将要部署的在能源之星清单上的服务器还是一些效率低的机器。 如果不知道服务器的类别，你可以按照最坏的情况考虑或者按照最基本的情况考虑或者将一些特定情况考虑进去。

接下来，将以上测试数据用于800kW的数据中心，进行快速评估，该数据中心运行1000台刚才提到的服务器，假设在该数据中心安装实施刚才提到的所有的气流组织管理方法，图3显示为测试结果。

(备注：能源之星Energy Star：是美国能源部和美国环保署共同推行的一项政府计划，旨在更好地保护生存环境，节约能源。1992年由美国环保署参与，最早在电脑产品上推广。现在纳入此认证范围的产品已达30多类，如家用电器，制热/制冷设备，电子产品，照明产品等等，目前在中国市场上做得最多的是照明产品，包括LED光源，节能灯(CFL)，灯具(RLF)，交通信号灯和出口指示灯。)

图3

而在这个例子中，较新的A3类服务器的“最佳点”在86°F(30℃)到90°F(32℃)之间，比之前研究调研得出的现场温度温差高出10 +°，这其中的原因在于其中组合式服务器以及CRAH低能效风扇造成的损失超过在较高温度下运行的冷水机组带来的效益。

值得注意的是，机械效率分析(MEC)，即PUE计算仅仅是需要冷却的部分，当温度升高，制冷功率会随之下降， 在这个例子中，68°F(20℃)的MEC为1.24，在104°F(40℃)时下降到1.19，即使总能量增加超过8%。

这种异常可归因于服务器风扇总能量增加三分之二，风扇功率计入PUE、MEC的计算。 事实上，每次测试都会由于数据不同得到的结果也不尽相同。关键在于，在不做测试前，经验总是告诫我们77°F(25℃)左右，服务器进风温度和服务器风扇能量增加之后会底下其他在运营方面节省下的费用， 事实证明，这个“经验”不再准确。 根据测试结论得出，只有温度到达临界点——77°F(25℃)后继续上升，不但服务器效率得到提高，制冷设备效率也会随之提高。

当我们准备为数据中心添置自然冷却设备时，通常会提高临界点。以阿尔伯克基(美国新墨西哥州)为例，说明如何评估服务器进风温度对数据中心设计考虑的影响，

虽然数据中心地理位置不尽相同，但该方法将适用于任何位置的数据中心。 对于阿尔伯克基的例子，如表4所示，使用旁侧节能装置，如果允许温度提高到99°F(37℃)，则可以在没有任何冷水机组或风冷空调的情况下构建数据中心。

通过采用自然冷却系统水侧板换节能装置，允许服务器进风温度设定到86°F(30℃);采用空气换热器，并将冷却塔进风温度提高到峰值95-99°F(35-37℃)的时间，允许服务器进风温度设定到30℃的时间每年不会超过20个小时;通过采用水侧板换装置将服务器进风温度设定到81°F(27℃)和86°F(30℃)，每年分别不会超过2小时以及5小时。

这也就意味着，一年中有四分之三的时间，服务器进风温度仍将为77°F(25℃)或更低。 显然，像休斯顿和迈阿密这样的地区就不能达到这样的数据，这是由于当地干燥气候导致湿球温度无法满足所致。

这就是为什么在为数据中心规划冷却方式时要将服务器功率、进风温度考虑进去。

图4

当服务器内风扇加速将更多空气带入服务器内，这一点不能被忽略，由于风扇加速提供给服务器的空气增加从而会影响到数据中心总的送风量。通过这次分析，有了更意外的发现，不仅你会发现实际设备得来的数据，还会看到有一些理论值。

例如，对于表4中的安装空气换热器装置后，突出显示在95°F(35℃)，99°F(37℃)和104°F(40℃)时，节能装置带来的成本效益是比在其他温度时高的，在这些温度下，导致所需气流量开始增加，冗余气流量减少。

在这个例子中，需要考虑的是，当温度升高时，冗余气流会丢失。如果数据中心内的精密空调能为数据中心提供制冷，或者不依赖于节能装置对气流移动产生的影响，该设备需配置2N。

另一方面，如果数据中心不计划考虑采用任何制冷设备的话，那需要通过额外通风设备来考虑冗余所需的风量。虽然采用额外的设备增加项目的投入，但额外的设备-风扇利用风机定律产生的风量带来的节能效益，通常在不到一年内即可收回初期投资额外风扇的成本。

(备注：风机定律(fan law)是由风机的相似关系得来的，风量与转速成正比;风压与转速的平方成正比;轴功率与转速的三次方成正比;风机作变频时,频率与转速成正比。)

在这篇文章中，提供了一些方向，供业界人士了解对功率、温度对数据中心节能的影响以及相应的带来的一些问题。

1. 如果不知道服务器风扇有功功率，可以按照风扇额定功率10%来计算，然后使用ASHRAE中的图表查询进风温度，或者通过不同冷却塔的进水温度来计算单机架额定功率为800W的进风温度，了解之间的差异，见图2。

2.为了解服务器进风温度变化，需计算数据中心移动时气流的风量。了解风扇风速，了解不同空气处理器的CFM是多少，将CFM数值/(除以)空气处理器有效容量*(乘以)空气处理器或风扇的总额定功率。 由此，对比出供应风量与需求风量之间的差异。

(备注：风量是指风冷散热器风扇每分钟送出或吸入的空气总体积，如果按立方英尺来计算，单位就是CFM;如果按立方米来算，就是CMM，散热器产品经常使用的风量单位是CFM。CFM：即在单位时间内过滤器通过的一定体积的气流量，我们国内一般用m3/h风量单位，国外也用英制风量单位cfm (cubic foot per minute)表示，即ft3/mim立方英尺/分钟，二者换算为：1cfm≈1.7m3/h。CFM计算公式：直径(CM)*PI(3.14)/2*半径(CM)*长(CM)*时间(S))

3.当您提高自然冷却进水温度，不能只计算个别冷却塔运行小时数，不计算该阈值以下的年度小时数。 例如，在阿尔伯克基例子中，虽然冷却塔运行在64°F(18℃)的下有8434小时(约351天)，但是这些时间里只有326个小时实际上在59-64°F(15-18℃)之间(约14天)，在如此低温下运行，会影响服务器风扇、冷却系统风扇能耗。

有文章曾提及，提高数据中心温度对降低能耗是有效的，因为任何效率增益都会被服务器风扇能量的增加和数据中心风扇能量的增加所消除。 正如在这篇文章所说明的那样，的确是有这样的关系，但是效率提升被认定的临界点通常比大多数业界人士认为的要高得多。 此外，这篇文章的价值更重要的意义通过了解这些关系，能够提高冷却系统冗余的灵活性，以及可以完全省去对制冷设备的投入