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制冷的根本目的是把IT机架产生的热量有效地带走。传统的针对机房的空调设备可以很好地保证均匀分布、低密度设备的散热，但也正是这种设计决定了其无法将当前高密度应用所产生的热空气彻底排出室外。气流组织的设计比制冷设备的选用更重要。为了解决高密度机架的制冷问题，采用机架制冷方案效果更好，可降低风扇运行功率，可防止冷、热气混合。

1.冷源、末端及管路配置

采用集中冷源时，如果存在分阶段增容的可能性，则在主管路上应考虑不停机泄水情况下增容施工的相应措施。采用集中冷源时，在数据中心机房内，冷冻水管道应采用环状管网，并且应根据系统冗余能力设置分段阀门便于检修和增容。

当数据中心机房精密空调系统冷源采用集中冷源且管网投入运行后，除原设计已考虑预留的集中冷源、系统管网、末端装置的增容容量外，超出部分的增容应采用分散冷源的方式。系统应当考虑冗余设计，根据冷源、末端装置的具体情况采用不少于n+1的设备备用方式。数据中心机房精密空调机组的冷源及冷却方式一般可分为风冷、水冷、双冷源机组等，一般采用大风量小焓差设计，根据需要配置电加湿器和电加热器。

2.气流组织

数据中心机房一般采用地板下送风、上部回风的气流组织方式，其送风通道和回风通道均可在需要的位置开设风口。对于下送风方式一般采用架空地板作为送风静压箱，架空地板的高度应根据负荷密度和数据中心机房面积综合确定。

地板送风口数量应能够保障每个服务器机架有足够的冷却风量。送风口位置应设置在服务器机架进风处。地板送风口风速应达到1.5~3.0米/秒。按相关规定，送风温差应控制在6℃~10℃。

3.新风、消防排烟

应当分别考虑数据中心各区域的洁净度要求，维持数据中心机房的正压，合理配置数据中心机房的新风系统。应当按照相应的消防规范考虑数据中心机房的防排烟系统和事故通风系统，根据规范设置相应的排烟分区和配置相应的防火阀。

当采用气体灭火系统时，应在进出数据中心机房的风管上设置气体消防动作启动时能够自动关闭的隔断风阀。在外墙或适当的隔墙处应当设置能够防止围护结构因气体释放导致超压破坏的泄压装置。

4.对于高密度数据中心在机房设施的制冷与供电环节的几点建议。

1.为数据中心指定高于实际需要的高密度将会不必要地减少IT设备的可用空间。有效地规划密度，只在需要时才部署高密度供电和制冷系统，这两点是至关重要的。

2.最好的方法是按照行或区域安装供电和制冷设备，在该行或区域的工作生命周期内不再对其进行变更或重新配置。人为错误是造成数据中心故障的主要原因，而对运行中的设备进行调整是造成停机的主要因素。

3.在典型设计中，行内的机架功率密度峰值/均值比应当大约为2，如果行内的预期实际机架功率密度峰值/均值比大于2，建议在机架间分散最大密度的it负载来限制峰值/均值比，或将无关的负载重新分配到其他行。

4.需要在将来部署的数据中心行或区域进行规划时，应充分考虑在最坏情况下的最大密度值，并要求主要的电线和管线应当预先安装并支持此密度。但是对这些行的实际电源和制冷设备的选择应当延后到确定了部署密度和规划之后再进行。

从高效数据中心转向到绿色数据中心是数据中心的未来发展方向。尽管从目前来看，降低能源消耗是主要关注点，这是因为数据中心浪费了太多能源，但未来，废水、废弃的设备、原材料的循环应用都会逐渐纳入到数据中心的考虑范畴，绿色数据中心才是最终目标。
一般情况下，服务器和存储的能耗占数据中心总能耗的30%~50%，供电、制冷、加湿等设备能耗的高低直接影响着数据中心的总能耗水平。

据统计，目前，50%的数据中心在供电与制冷方面明显难以满足需要，刀片服务器的大量应用使这种现象更为普遍：一方面，数据中心的电力供给已经不足，另一方面，制冷有可能还导致大量的能源浪费。

传统的大型制冷系统解决机房中局部热点的方法是对整个机房进行制冷，机房整体的温度降到符合标准的水平，设备的温度也在安全范围之内，可以保证设备安全、稳定运行。但是，由于机房中设备密度不同，如果盲目给整个机房降温，会造成过度制冷，这样就浪费了电力资源，并因此增加额外支出。

一、电力供应规划

数据中心的电力供应规划应在满足目前使用供电容量要求的同时充分考虑远期业务发展的扩容需求。条件允许时应当采用双路不同变电站高压市电配置自备发电机供电的方式，每路高压市电电源、发电机备用电源均应能够承担数据中心内的全部负荷。

数据中心的配电系统建设应充分考虑分期建设或后期逐步进行内部改造的特点，在设计时应考虑分步实施的可行性，避免后期施工对前期投产环境产生不良影响。

1.应急电源

为保证市电中断时，关键设备的供电不中断，数据中心应自备发电机作为备用电源。自备发电机设备容量、数量应按实际负载量及种类计算配置，同时还要考虑预留柴油发电机组未来扩容所需要的负荷。

2.低压配电系统

为了满足数据中心对供电系统的高可靠性要求，应采取必要的技术措施消除可能出现在ups不间断电源本身及输出端的各种故障隐患。行之有效的办法就是配置ups不间断电源“双总线输出”配送电系统。在变压器容量配置上还应考虑变压器负载100%冗余热备份，有条件时应考虑独立设置ups专用变压器，同时考虑低压系统未来扩容的可能性。

考虑到经济性，系统的规划和设计应根据用电安全等级的不同合理配置ups不间断电源系统。先期应当考虑经济合理的冗余方式，后期根据实际需要最高可升级到2n并机双母线冗余（或更高安全等级）方式。

机房精密空调系统的供电应当采用独立双回路配电系统，同一区域内机房精密空调设备采用分组供电方式，避免大面积同时供电中断情况的发生，保证空调设备全年365天×24小时运转。

3.防雷接地

数据中心雷电防护应当符合《建筑物电子信息系统防雷设计规范》a级标准要求，应当具有完备的建筑避雷及引雷装置。良好的防雷接地可以使建筑免受雷电威胁，同时应进一步采取必要措施（如接地、室外控雷技术等），避免因雷电引发对IT系统的二次破坏或干扰。

在变配电室低压母线上安装设置一级电涌保护器（spd），ups不间断电源输入配电柜、ups不间断电源输出总柜、数据中心机房精密空调配电总柜应安装二级电涌保护器，pdu内应安装三级电涌保护器，所有其他与室外有关的配电设备和线路均应安装一级电涌保护器。

计算机系统接地要求采用共用接地系统。若有特殊要求时可留有安全保护地、防静电接地、交流工作地（零线接地）、直流逻辑地以及防雷接地端子。接地装置的设计应满足接地电阻值小于1欧姆的要求。

随着技术的发展，各行各业的信息业务基本都离不开可靠电力的保障，往往采用“市电+发电机组+大功率UPS”架构的供电系统。但在实际使用过程中，由于种种原因，却会经常出现在市电异常的关键时刻，发电机组或UPS无法正常工作的情况，严重影响关键业务的安全运营。

艾默生网络能源表示，当发电机组与后端负载不匹配时，通常在发电机组的输出电能质量、检测和控制等多个方面会出现严重问题，影响设备的正常工作。如果在设备运行过程中发现存在异常状况，就需要在对发电机组进行检查的同时，仔细考虑一下它和后端负载之间是否匹配良好。

针对造成这种问题的原因，艾默生网络能源分析指出，对于大功率UPS和发电机组之间的匹配效果，主要是由这样几个因素决定。首先是设备容量。计算发电机组容量，不仅要考虑UPS的额定功率、蓄电池充电增加的功率、整机效率、功率因数等因素，还要考虑机房精密空调、照明、消防电梯等负载在启动或运行所产生的冲击电流对发电机组造成的影响。其次是突加载。在发电机组突加载之后，其输出电压和频率都会存在一个不断调节、波动振荡的过程，而此时发电机组的瞬态响应能力，则取决于发动机类型、缸内压力、调速器特性、机组转动惯量，以及发电机类型、励磁系统特性、AVR特性等因素。再次是无功功率。发电机组通常是按照感性0.8功率因数的负载特性来设计的，对于带容性负载的能力没有相应的测试标准和规范要求，故其带容性负载特别是突加容性载的能力通常较弱。同时，UPS设备随着整流器的启停以及负载率的变化，对发电机组的影响是不断变化的，而且UPS系统采用的架构不同带来的影响也不同。最后是电流谐波。发电机组易受到非线性负载的影响，即在负载谐波电流的影响下，其电压波形的失真会明显大于变压器，内部损耗会明显增大，导致绕组发热，发电机AVR的检测准确度和控制效果会明显变差。同时电压和电流谐波还会对UPS的检测和同步电路造成影响，并可能触发某些保护动作。

首先，需要尽可能详细的了解负载信息，并据此对发电机组输出功率进行适当的放大选型，在此前提下若能尽量达到60%~80%的负载率则对发电机组较为有利；尽可能选择输出阻抗小、瞬态响应能力好的发电机；发电机的稳压励磁调节，建议采用受谐波影响小的类型，如PMG永磁式发电机；发电机AVR的电压检测建议采用三相检测取平均值的方式，而不是单相检测，以提高电压检测的稳定度，降低电压波动对发电机的影响；不同工作方式的发电机组，对非线性负载的带载能力也会有所不同，如两冲程柴油发电机组要优于四冲程柴油发电机组；需要注意如果发电机组的控制器参数设置不当，也会造成与UPS不匹配；在投入UPS时，若发现发电机组电压和频率表的数值摇摆不稳，适当调低AVR的灵敏度旋钮可能会解决问题；为避免交流干扰信号影响发动机电子调速器的性能，需将调速器的外壳良好接地，并对其转速传感信号采取良好的屏蔽措施；建议对发电机组采取分步的方式加载，加载顺序原则上大负载先启动，小负载后启动。

其次，发电机组输出的有功功率取决于发动机的出力，视在功率则主要取决于发电机的容量。所以发电机组在带UPS等非线性负载时，只需增大发电机的容量，其瞬态特性就会大大的增强，而整台机组的输出有功功率并未增加。实践证明，采用这种“小马拉大车”的方式来解决UPS和发电机组的匹配问题完全可行，并能为用户节约一笔相对可观的投入成本。

第三，要选择更能适合发电机组特性的UPS，应选择输入功率因数较高且电流谐波较小的UPS；对于滤波器在UPS空载或轻载时会导致其输入侧呈容性的特点，建议选用可提供针对性完善和优化方案的品牌，如艾默生网络能源的HipulseU和NXL系列；如果UPS具备高速宽频的整流器控制电路、旁路电压/频率保护范围和逆变器同步速率现场可调、Power-Walk-In延时启动、整流器缓启动、智能发电机模式等功能和特点，可更好地与发电机组相匹配。

第四，在低压配电方面，可利用感性负载和容性负载特性互补，尽量使总负载的功率因数保持在感性0.9左右；通过自动投切装置，使空调等感性负载先于UPS接入；将各个ATS的自动切换时间错开，以防止在市电切发电机供电时，所有负载同时启动导致发电机组输出波动过大或保护停机；避免无功补偿柜对发电机组进行补偿；在供电系统中使用成熟可靠的补偿调节装置，进行感性/容性无功补偿和谐波治理。

此外，值得注意的是，数据中心建成验收时的假负载测试通常使用的是阻性载，有一定参考价值，但无法完全模拟真实负载的工况，在无功和谐波等方面存在测试盲区。所以即使通过了严格的假负载测试，也不代表供电系统内各设备之间就实现了完全匹配，仍然不能掉以轻心。