数据中心的冷却要求受多种因素影响，包括设备的热输出、占地面积、设施设计和电气系统额定功率。
环境影响会严重影响数据中心设备。过多的热量积聚会损坏服务器，导致它们自动关闭。在高于可接受的温度下定期运行它们会缩短它们的使用寿命并导致更频繁的更换。
危险的不仅仅是高温。高湿度会导致冷凝、腐蚀和污染物，例如数据中心设备上的灰尘聚集。同时，低湿度会导致两个物体之间的静电放电，从而损坏设备。
正确校准的冷却系统可以防止这些问题，并使您的数据中心保持正确的温度和湿度。它最终降低了损坏设备的操作风险。以下是您的组织如何确定数据中心需要的冷却标准。
数据中心散热标准
美国供暖、制冷和空调工程师协会 (ASHRAE) 制定并发布了数据中心的温度和湿度指南。最新版本概述了您可以根据设备分类可靠地运行数据中心的温度和湿度水平。
在最新指南中，ASHRAE 建议 IT 设备与以下设备一起使用：
温度在 18 到 27 摄氏度（64.4 到 80.6 华氏度）之间；
露点 -9 摄氏度至 15 摄氏度（15.8 至 59 华氏度）；和
相对湿度60%。
确定 IT 设备的适当环境取决于其分类 (A1-A4)，该分类基于设备类型及其运行方式，按敏感度降序排列。A1级设备是指对环境控制要求最严格的企业服务器和其他存储设备。A4 适用于 PC、存储产品、工作站和卷服务器，具有最广泛的允许温度和湿度范围。
以前的版本侧重于可靠性和正常运行时间，而不是能源成本。随着数据中心越来越意识到节能技术和效率，ASHRAE 开发了更好地概述环境和能源影响的课程。
如何计算数据中心的冷却需求
要计算您的数据中心冷却需求，您需要几项数据：设备的总热输出、以平方英尺 (ft 2 )为单位的占地面积、设施设计和电气系统额定功率。
要记住的一件事是，一些较旧的设备可能是根据较旧的 ASHRAE 冷却标准设计的。因此，如果您的数据中心有多种设备，您必须为设施中的所有设备找出可接受的温度和湿度范围。
下面是一个一般计算，您可以从这里开始获得基准英国热量单位 ( BTU ) 冷却尺寸：
（房间面积 x 20）+（IT 设备瓦特使用 x 3.14）+（房间内的活动人员 x 400）
但这仅仅是开始。如果您想更准确地估计和规划您设施的未来冷却需求，请继续阅读。
测量热输出
热量可以使用各种度量来表示，包括 BTU、吨 (t) 和瓦特 (W)。如果您的设备使用多个单位，则必须将它们转换为通用格式以便进行比较。如果您的数据中心使用不同的图表，这里有一个快速转换图表：
转换…
乘以…
BTU/小时 成 瓦特
0.293
瓦特换算为 BTU/小时
3.41
吨成瓦特
3530
瓦 成 吨
0.000283
一般来说，IT设备消耗的电能几乎全部转化为热量，而通过数据线传送的电能可以忽略不计。这意味着以瓦特为单位的设备热输出等于其功耗。
热输出特殊情况
由于某些设备产生的热量不同于“它们的功耗等于它们的热量输出”的一般规则，因此您必须单独计算它们：
灯光。与 IT 设备一样，照明的瓦特输出大致等于热量输出。将此数字乘以 4.25 即可确定照明 BTU。如果您有 LED 照明，则将此总数减少三分之一。
视窗。如果您的数据设施有窗户，您必须计算所有窗户的阳光产生了多少热量。一般计算是每英尺2窗户 60 BTU/小时，但要获得准确的数字，请查看 ASHRAE用于这些窗户计算的特定公式。他们考虑位置、日照时间、建筑材料、窗户材料、折射率等。
外部热量（墙壁、屋顶等）。外墙或屋顶会影响数据中心的总热量输出，尤其是大型数据中心。同样，请参考ASHRAE 的指导方针以了解如何处理此问题。
人们。将设施内任何时候的最大人数乘以 400 即可确定总居住者 BTU。
不间断电源 (UPS) 系统。尽管这些系统和单元通常不会以 100% 的容量运行，但在计算热输出时使用它们的最大容量，因为如果它们在使用中，这可能是一个因素。
配电系统。这些系统仅以热量的形式释放其规定功率使用的一部分，因此使用此公式计算其热量输出：（0.02 x 电源系统额定值）+（0.02 x 总 IT 负载功率）。
IP 语音 (VoIP) 路由器。高达三分之一的VoIP路由器功耗被发送到远程终端，因此将其最大功率输出除以三分之一用于冷却计算。
HVAC 和其他冷却系统。交流系统中的冷却风扇和压缩机会产生大量热量。但是，它几乎是立即在室外而不是在数据中心内部发布，因此可以忽略它们。
计算总热量输出
现在您已经收集了所有数据，只需将它们相加即可确定数据中心的总冷却要求。
而且，如果您使用 BTU 作为基本单位，则必须将总数除以 3,412 以确定以千瓦 (kW) 为单位的所需总冷却量。
其他环境因素
除了前面提到的特殊环境因素外，还有一些其他因素会影响数据中心的热输出计算。忽略它们可能会导致冷却系统尺寸不正确并增加整体冷却投资。
空气湿度
HVAC系统通常设计用于控制湿度和散热。理想情况下，它们会保持恒定的湿度水平，但空气冷却功能通常会产生大量冷凝和湿度损失。因此，许多数据中心使用补充加湿设备来弥补这种损失，增加更多的热量。
空气混合严重的大型数据中心——设施内部区域的冷热空气混合——通常需要补充加湿。冷却系统必须有助于补偿设施中较热空气的流动。因此，这些数据中心必须将其冷却系统超大 30%。
在较小的数据中心或配线柜中，冷凝并不总是一个问题，因此冷却系统可能能够通过已经就位的常规回流管道自行处理加湿。回风管通过设计消除了冷凝风险，因此 HVAC 系统可以在 100% 的冷却能力下运行。
超大冷却
数据中心的冷却需求会随着时间的推移而变化，因此您应该考虑扩大冷却系统的规模以应对未来的增长。如果冷却系统的一部分在某个时候出现故障，或者如果您必须将其部分停机进行维护，则超大尺寸还有一个额外的好处，即用于冗余。一般来说，HVAC 顾问建议在您的预算允许的范围内增加尽可能多的冗余，或者至少比您的计算所需要的多一个单元。
HVAC 顾问通常将所有 IT 设备的热输出乘以 1.5，以实现未来扩展。
数据中心冷却要求的示例计算
以下是使用各种标准指标进行的几个示例冷却计算。
1. 整体数据中心散热计算
假设典型数据中心的示例信息如下：
物品
计算
全部的
建筑面积
3,000 英尺2 (3,000 x 20)
60,000 BTU 或 17.6 kW
服务器和机架
150 个机架，每个机架有 8 个服务器 (150 x 8)
1,200 台服务器
服务器功耗
每个 625 W (1,200 x 625)
750千瓦
带电池耗电的UPS
最大容量 1,755 BTU
0.5千瓦
（1 千瓦 = 3,412 BTU/小时，因此 1,755 / 3,412 = 0.5 千瓦）
灯光
(15,000 宽 x 4.25) / 3,412
63,750 BTU 或 18.68 kW
视窗
2,500 英尺2的窗户（2,500 x 60 BTU/小时）
150,000 BTU/小时或 43.98 kW
人们
在任何给定时间数据中心最多有 50 名员工 (50 x 100)
50千瓦
总计（17.6 + 750 + 0.5 + 18.68 + 43.98 + 50）
最大冷却功率 880.76 kW
由于大多数 HVAC 系统的尺寸都以吨为单位，我们可以使用标准换算公式（瓦特 x 3.41 = BTU/小时）和（BTU/小时 / 12,000 = 冷却吨数）：
76 kW = 880,760 W x 3.41 = 3,003,391.6 BTU/小时
3,003,391.6 BTU/小时 / 12,000 = 250.28 吨最大冷却需求
这是如何在组件、系统、人员等之间分解的视觉效果。
在这个示例数据中心中，UPS 系统产生的热量非常少，即使在最大使用情况下，它甚至不到总热量输出的 1%。其余的 IT 设备产生了其中的大部分。
2. 小型服务器机房或数据柜的计算
在此示例中，我们将研究一个小型服务器机房、数据柜或小型边缘数据中心，它们可能位于大城市的普通办公大楼中。这些计算确定了您的冷却要求（以瓦特为单位），任何以千伏安 (kVA) 为单位的电源系统额定值都可以粗略地视为与设备的总功率输出相同。
物品
热量计算
产出小计
通用IT设备：
5 台服务器（每台 2,400 W）
2 个路由器（每个 18 W）
与以瓦特为单位的总 IT 电源负载相同
(5 x 2,400) + (2 x 18) = 12,036 瓦
带电池的 UPS（5 台，0.9 kVA 电力系统额定值）
（0.04 x 电源系统额定值）
+（0.06 x 总 IT 负载功率）
(0.04 x 0.9) + (0.06 x 12,036) = 722.2 瓦
8.6 kVA 的配电系统
（0.02 x 电源系统额定值）
+（0.02 x 总 IT 负载功率）
(0.02 x 8.6) + (0.02 x 12,036) = 240.892 瓦
10 英尺 x 15 x 10 房间的照明
2 x 建筑面积（英尺2），或
21.53 x 建筑面积（平方米）
2 x (10 x 15 x 10) = 3,000 瓦
人（设施内总共 150 人）
100 x 最大人数
100 x 150 = 15,000 瓦
所需的总冷却功率 (12,036 + 722.2 + 240.892 + 3,000 + 15,000)
30,999.092 瓦或 31 千瓦
使用标准转换方程（瓦特 x 3.41 = BTU/小时）和（BTU/小时/12,000 = 冷却吨数）将这些转换为所需的冷却吨数，我们总共需要以下内容：
30,999.092 W x 3.41 = 105,706.9 BTU/小时
105,706.9 BTU/小时 / 12,000 = 需要 8.81 吨冷却
为确定此数据机柜未来的冷却需求，我们将 IT 总热量输出乘以 1.5，即 12,036 W x 1.5 = 18,054 W。将这个新数字与现有数字相加，我们未来的总冷却需求为 37,017.412 W 或 10.5吨冷却。这是 20% 的增长。
随着现代数据中心从十年前的大型集中式数据中心转变为当今许多企业正在建设的小型、灵活的边缘计算数据中心，冷却要求通常保持不变。将如此多的技术集中在一个位置需要规划一个适用于今天和不久的将来的适当冷却策略。
数据中心的冷却要求受此影响以及更多因素，例如机架密度的增加、设施中的技术部署以及在那里工作的员工数量。更好地了解影响冷却的因素可以使任何数据中心专业人员更加了解如何根据组织的需求设计正确的冷却计划。
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