當機架設備呈現(xiàn)出從前到后的冷卻氣流時，設計上采用熱通道/冷通道氣流模式的數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡機房的冷卻效率是z*佳的。大多數(shù)服務器和機架安裝存儲設備采用從前到后的氣流。但是，許多類型的交換機和路由器由于自身的設計所限，需要采用側(cè)向氣流。

　　這種情況對于當今普遍采用一體化數(shù)據(jù)/聲音/視頻網(wǎng)絡的趨勢提出了一個難題。過去，電話系統(tǒng)被分散地放在若干安全的小房間里。但隨著一體化時代的到來，需要使用標準化的機柜來安放數(shù)據(jù)設備、語音設備和視頻設備。另一個推動一體化的趨勢是存儲區(qū)域網(wǎng)絡(SAN)，在存儲區(qū)域網(wǎng)絡中，存儲設備與交換設備(如路由器)一起使用。隨著這些趨勢不斷地增強，IT管理者逐漸感到需要將采用側(cè)向氣流的設備與傳統(tǒng)的采用從前到后氣流的設備組合起來。

　　無論是將設備設計為從前到后冷卻還是側(cè)向冷卻，其本質(zhì)都是要獲得足夠的冷空氣。如果輸送的冷空氣不能滿足要求，設備的可用性及其承擔的業(yè)務流程將受到損害，因為電子設備的壽命與其工作溫度直接相關。根據(jù)MIL-HNBK338，設備的運行溫度比額定溫度每升高10°C (18°F)，設備的壽命就會減少一半。

　　用戶用來解決側(cè)向氣流的一些常見解決方案并不能有效地解決這一問題，而且還帶來了很多隱藏成本。本白皮書隨后將探討這些解決方案，但為了了解z*有效的解決方案以及診斷問題，數(shù)據(jù)中心用戶需要熟悉基本的冷卻原理，下一節(jié)中將介紹這些原理。

　　基本氣流要求

　　機架內(nèi)部及周圍的氣流是決定冷卻性能好壞的關鍵因素。要認識機架氣流，關鍵要了解以下兩個基本原則：

　　在設備的進氣口處具有符合條件的適宜空氣

　　設備內(nèi)外的氣流必須不受任何限制

　　對于采用從前到后冷卻的設備，機柜在正確使用時可以提供氣流系統(tǒng)的一項非常重要的功能，因為它們可以防止排出的熱空氣回流到設備的進氣口。從設備中排出的空氣的壓力稍有升高，這種情況一旦與設備進氣口的吸力相結(jié)合，就會引導排出的空氣返回到設備的進氣口(如圖3A所示)。這種效應大大高于排出熱空氣的浮力效應，但許多人卻認為，這種浮力效應能夠讓排出的熱空氣自然而然地向上漂離設備。如果采用從前到后氣流，機架、設備和擋板提供了一個天然屏障，它大大增加了空氣回流通道的長度，從而減少了返回到設備進氣口處的排出熱空氣

　　很明顯，由于采用從前到后的氣流，現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心中所有設備的冷卻性能均得到了保證。但是，某些設備的功能完全不允許采用這種冷卻方式。例如(圖4所示)，大量的數(shù)據(jù)端口和電纜占據(jù)了該路由器的大部分前表面，這樣冷空氣就無法穿過交換機的前面。如果將端口放在路由器的側(cè)面，空氣就可以從前面穿過，但這對于IT人員使用設備而言，卻是一個不切實際的解決方案。因此，目前對路由器等設備普遍采用的側(cè)向冷卻方法雖然不是z*理想的方法，但卻是一種切實可用的方法。

　　采用側(cè)向冷卻時的氣流問題

　　上節(jié)提到在采用從前到后的氣流時，從機架設備排出的空氣會被自然地抽回到進氣口，而擋板可以阻攔此循環(huán)氣流。但是，對于采用側(cè)向氣流的設備而言，有三個嚴重的問題會使得從設備排出的熱空氣返回進氣口，進而導致設備進氣口溫度相應地上升。包括：

　　1) 相鄰的設備

　　2) 沒有隔板將進氣與排出的空氣隔開

　　3) 安裝在機柜中隨著機架或機柜中的功率密度(每個機架中的所有設備消耗的總功率)增加，這些問題就會變得更為嚴重。

　　相鄰的設備

　　采用側(cè)向氣流的設備通常安裝在開放式機架中以便于冷卻。但是，當機架排成行而設備放在相鄰的機架中時，則會導致非常嚴重的后果。在這種情況下，一臺設備的進氣口可能正對著相鄰設備的排氣口。設備的進氣口可能會比周圍的空氣溫度高出10°C(18°F)，這通常是不允許的。此外，如果很多這樣的機架排成一行，當空氣穿過多個機架后，每個后續(xù)機架的進氣口溫度會越來越高，導致后面機架的進氣口溫度非常高，這一過程由圖5中不斷變化的箭頭顏色表示。此處描述的由于相鄰設備的排氣引起過熱是相當普遍的現(xiàn)象。由于空氣流動的模式難以預測，因此使用開放式機架來解決冷卻問題也變得非常困難。

　　安裝采用側(cè)向氣流的設備時，在大多數(shù)情況下，并沒有采取措施來阻攔或隔離排出的空氣，以防止其返回到設備進氣口。類似于圖3A中采用從前到后冷卻的設備，氣流可能只是離開排氣口，沿設備的后面回到另一側(cè)的進氣口。此外，在大多數(shù)情況下，采用側(cè)向氣流的設備在機架內(nèi)會垂直分隔開。這就意味著，排出的空氣也有可能流向設備的上方或下方，然后返回到設備另一側(cè)的進氣口；這條通道通常比沿設備后面的通道短。無論如何，當排出的空氣返回并與輸送的新鮮空氣混合時，設備的進氣口溫度將會上升，而這是我們不希望看到的結(jié)果。

　　安裝在機柜中

　　正如簡介中所述，我們經(jīng)常需要將采用側(cè)向氣流的設備安裝到機柜中。但是，對于從前到后的氣流，機柜可以提高冷卻效果；但對于側(cè)向冷卻，機柜將降低冷卻效果。機柜的側(cè)面會對新鮮冷空氣的進入造成了一定程度的附加障礙，同時也會稍微阻礙熱空氣的排出。當這種附加阻力與排出空氣返回設備進氣口的已有趨勢結(jié)合在一起時，其影響不容忽視。排出的空氣中有相當一部分將返回到進氣口。如果相鄰的設備安放在若干排相互緊靠的機架中，而且機架之間沒有空氣隔離物，情況將會更糟。如果將采用側(cè)向氣流的設備安裝在機柜中，則會使前面提及的負面影響變得更嚴重。然而，要將采用側(cè)向氣流的設備安裝在機柜中，也有不少行之有效的方法；本白皮書后面將介紹這些方法。

　　消除過熱問題的愿望促使用戶不斷地進行各種革新，以降低采用側(cè)向氣流的設備的溫度。傳統(tǒng)的解決方案雖然可以降低設備溫度，但常常會帶來其他隱藏成本。一些降低設備溫度的方法可能會導致制冷系統(tǒng)效率低下，并且可能導致喪失冷卻冗余能力。要了解這些成本，應該考慮決定冷卻成本的因素。

　　影響冷卻成本的因素

　　冷卻成本是一項非常龐大的成本。對于許多裝置來說，制冷系統(tǒng)消耗的電能幾乎占到數(shù)據(jù)中心所耗電能的一半。僅僅是維持制冷系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的電力成本通常就占了總擁有成本的很大一部分，這一項所占比例高于電源系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)的全部基建投資占總擁有成本的比例。因此，必須有效地防止制冷系統(tǒng)浪費電能。

　　數(shù)據(jù)中心所需的冷卻能力(冷卻瓦數(shù)或噸位數(shù))不受空氣回流影響；但空氣回流會大大降低制冷系統(tǒng)的效率。這是因為存在嚴重空氣回流現(xiàn)象的系統(tǒng)具有以下特性：

　　A) 它需要計算機室空調(diào)單元 (CRAC) 輸送較低溫度的空氣，以抵消混入的排出熱空氣。

　　B) 由于排出的熱空氣中混入了冷空氣，因此返回計算機室空調(diào)單元的空氣溫度會降低。

　　C) 返回到計算機室空調(diào)單元的空氣溫度較低將導致空氣濕度降低，這必須通過加濕來進行補償。

　　空氣回流及與其相關的熱點問題可能導致計算機室空調(diào)單元的電力成本上升10%以上，并且可能需要安裝更多的計算機室空調(diào)單元，從而增加投資成本和運行成本。此外，當一臺計算機室空調(diào)單元停機維護時，恐怕制冷系統(tǒng)就無法提供足夠的冷卻能力了。在APC第49號白皮書“影響數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡機房冷卻性能的可避免的錯誤”中，提供了有關這些問題的詳細論述。