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问题：
未管理的高密度3
解决方案：高密度区域4
区域气流遏制方法6高密度区域的额外优势11自行部署Vs 厂商协助部署 12高密度区域的实时管理15结论16资源17附录A
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刀片式服务器、1U 服务器和多核高端服务器之类的高密度设备的单位瓦特运算能力要高于上一代服务器。然而，当整合之后，这些设备需要密集的供电和制冷资源。为支持更高的机柜密度，数据中心运营人员和IT 执行人员往往不能确定其现有数据中心的容量以及是否需要建设新的数据中心。一种可以在传统低密度数据中心内快速部署高密度机柜的简单易行的解决方案。如图1所示的高密度区域让数据中心管理人员能够以仅相当于建设全新数据中心成本的很小一部分来部署和运营混合密度的数据中心环境。 在本白皮书中，高密度区域定义为安装高密度设备的一行或多行机柜，配有专属的行级制冷，并能作为一个模块装置进行部署。高密度区域位于较大的低密度数据中心区域内。高密度区域不同于高密度数据中心，后者是专门用于支持高密度机柜的数据中心。本白皮书内容将不涉及高密度数据中心的部署和运营管理。
高密度区域与“分散”策略比较
尽管当前的IT 设备以高功率密度运行（即每台单独的服务器都会需要大量电力供应），但这并不总是意味着此类设备必须采用高密度部署的方式将其全部集中于一台机柜内。实际上，一种普遍的策略是，在每台机柜内安装数量较少的高密度服务器，将其分散开来。如果设备如此分散，数据中心的平均功率密度将可能控制在数据中心的原始设计范围内。从而可避免很多技术上的问题。
但是，也可能会基于以下多种原因，“分散”策略并不可行：
•将需要额外的地板空间，由此可能很难明确需要多少空间或根本没空间可用•高层管理人员认为机柜未装满即是浪费
简介
图1
高密度区域的基本概念
低密度机房
高密度区
冷、热气流循环被限制在高密度区域内
热负荷
被送至楼宇的排热装置
•机房内高密度“岛”
•具有专属制冷系统的“微型数据中心”•对机房其余部分无温度“影响”（理想状态）
•由于气流路径最短且有物理气流遏制系统，冷热气流循被限制在此区域内
•布线成本提高（因为走线更长）
•维护成本和难度大大提高 — 线缆布设和安装可能以不规范的方式其他设备互为交错，遍
布整个机房之中
•数据中心电力效率降低，因为制冷系统气流路径更长，且针对性较差 — 这中无针对性的
超长路径会增加热空气与冷空气的混合，而混合又会导致空调机回风温度较低。这就意味着这种系统排热的效率低，参见第135号白皮书《热通道与冷通道气流遏制对数据中心的影响》。
鉴于以上这些原因，数据中心运维人员自然而然会在一些区域内以机柜支持的最大密度来部署IT 设备，而不是试图通过分散负载而将其保持在机房整体可支持功率密度范围内。现在利用全新的供电和制冷技术，可将高密度设备集中部署在某些区域内从而实现效率上的显著提升。
本白皮书假定已选择在低密度数据中心内部署高密度IT 机柜。作为实现这类高密度区域的一种技术，无论是针对现有数据中心还是新建的数据中心，行级制冷都可作为解决其高密度供电和制冷问题的简单易行的解决方案。关于部署高密度设备的替代方案，包括分散IT 设备的方案，更多信息参见第46号白皮书《超高密度机柜和刀片服务器的冷却策略》。
传统的数据中心设计采用高架地板向低密度IT 设备分配制冷量（图2a ），而且未安装气流遏制系统。然而，当高密度设备随机安装在整个低密度数据中心内时，制冷稳定性将受到威胁，热点将开始出现（图2b ）。
针对低密度机柜（通常为每台机柜1-3 kW
）设计的数据中心在结构上会有很大的区别。
天花板高度、高架地板的高度、机房几何形状、电力分配以及高架地板下的障碍物都有很大的差
异。此外，不同的IT
管理人员对高密度机柜的定义也各不相同。本文定义高密度机柜为6 kW
或更高。不论采用何种数字来定义高密度机柜，以下部署方面的问题都必须考虑：
•延缓服务器部署
—
由于不能确定哪台机柜能为新安装的服务器提供足够的制冷，所以需
要进行制冷评估，因而会进一步延长原本已经很长的延缓
•非例行宕机 —
因配电线路过载或IT
设备过热宕机所致
•整个数据中心内制冷变得不可预见 — 在每次迁移、添加或更改之后不能确保每台高密度
服务器都能得到适量的制冷（请参阅第121
号白皮书《数据中心采用地板下送风的气流均匀性研究》）
•丧失制冷冗余 — 由于增加了更多的高密度机柜，原来作为冗余的空调单元现在需要用来
提供集中气流。某些子系统在实施上存在瓶颈，或由于设备本身功耗原因导致成本过高（例如配电柜，由于输出接口的数量，或开关装置）
幸运的是，有一种解决方案可以解决这些问题，在以下各节将对其进行讨论。
问题：
未管理的高密度
图2a 和2b
2a – 低密度数据中心 2b – 高密度热点
低密度机房
低密度机房
制冷保持稳定制冷无法预测
密集的高密度IT 设备
超高密度机柜和刀片服务器的冷却策略
资源链接
第46号白皮书
热通道与冷通道气流遏制对 数据中心的影响
资源链接
第135号白皮书
数据中心采用地板下送风的气流均匀性研究
资源链接
第121号白皮书
JAPONENSIS 19HAD
在低密度数据中心中部署高密度区域
将高密度机柜置于数据中心内独立的标准化自封闭区域中是应对上述挑战的低成本且可行的解决方案。这一高密度区域可避免高架地板制冷所导致的不可预见性，同时安装前也无需进行复杂的计算流体动力学（CFD ）分析。
图3示出了三种高密度区域实施方法，它们均支持独立的配电、UPS 和制冷系统。这种“嵌入式”解决方案就是将高密度设备简单地移入此带有专属行级制冷的区域内，消除了图2b 所示的热点。此区域内高密度IT 设备所产生的热量被排至室外，而不影响现有的数据中心制冷系统或周围的低密度IT 机柜。实际上，该区域就成为现有的低密度数据中心内独立的、自给自足的高密度数据中心，而且至少对机房内其它部分在热学上“不会造成任何影响”，还有可能为低密度区提供额外的制冷容量。华南城刘晓东
什么是热学上的“影响”？
高密度区域的工作原理是隔离服务器废热并将所有废热引入空调机进气口，在此热风被冷却之后再重新分配至服务器前方。通过对冷、热气流进行隔离，高密度区域可消除高密度IT 机柜可能对传统低密度数据中心造成的热影响。换言之，高密区域对于现有数据中心制冷系统是独立于机房的负载。更进一步，采用热通道或者机柜气流遏制系统还能够为机房的低迷渠道提供额外的制冷容量，从而产生积极的影响。
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尽管本文重点是高密度区域的制冷，但也可以使用专门UPS 和配电对此区域进行供电。这种方式尤其
适用于现有数据中心UPS 已经满载或使用年限已到需逐步淘汰的情况下，或者当特定区域对供电的可用性有特别的要求的情况下。
图4中的系统将一组高密度IT 机柜与高密度行级制冷系统和高密度UPS 及配电系统在预制造、预测试的区域中进行集成。
解决方案：高密度区域
图3
独立的（独立于机房）、 自给自足的高密度区域
低密度机房
高密度区
冷、热气流循环被限制在高密度区域内
热负荷
被送至楼宇的排热装置
三种基本方法
（俯视图）
无气流遏制系统热通道气流遏制系统机柜气流遏制系统
在低密度数据中心中部署高密度区域
集成行级空调
IT 机柜
IT 机柜
IT 机柜
唐溶IT 机柜
重新被送至机柜前冷通道
行级制冷构架
行级制冷构架使之可以具有独立于机房的高密度区域。行级制冷是空调专门用于特定机柜行的空气分配方式。这与房间级制冷“专门针对于”整个机房的包围式制冷形成了鲜明的对比。行级空调可安装在IT 机柜上方、IT 机柜附近，或两种方式组合。图5中示出了行级空调的一个例子。 尽管多数设施和IT 人员理解高密度区域的基本原理，他们仍然会提出疑问：该区域在不断的迁移、添加和变更中将怎样实现“独立于机房”。鉴于他们之前对高架地板制冷的可变性以及常见的复杂性的切身体验，所以对高密度区域的长期的可预见性存在怀疑并不奇怪。尽管高架地板和高密度区域均受相同的流体动力学和热力学原理支配，但有一个主要的方面会将其区分开来 — 标准化。
如果高架地板被标准化而都具有相同的深度、尺寸、地板障碍物、地板下气流模式、CRAC 位置以及从
打孔地板的出风量，它们将可更容
易地进行实时建模，使用设计和规划软件工具预见其状况。如果此标准化存在，IT 管理人员应能够预见加装刀片式机笼对特定机柜的制冷
影响并根据预测作出合理的决策。然而，这些按特定性质划分的高架地板属性通常是定制的，且无益于标准化。此外，所有这些属性的可变性将使实时计算流体动力学（CFD ）建模在典型数据中心内几乎不可能实现。
>行级制冷单元
与传统机房式方式相比，行级空调机的气流路径较短，且可预测性要高得多。此外，空调机的全部额定容量可被利用，并可实现更高的功率密度。与此同时，在IT 负载从此系统上卸下并置入该区域时，周边（机房级）制冷系统的可用容量将得以提高，且在某些情况下其制冷冗余度被恢复为原始设计水平。
尽管在本文中不进行讨论，行级制冷也是对小型低密度数据机房
星辉车模
图4
标准化、模块化多机柜 高密度区域前视图
（本例中采用无遏制）
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