数据中心基础架构的所有电源都在变热，管理员必须有效地散热，以保持硬件正常运行。常见的冷却做法是将热量排到室外，并尽可能使用自然冷却。

在大多数设施中，为了维持数据中心全年正常运行，还需要机械制冷系统。因此，重要的是了解机械冷却的工作原理，以帮助设置正确的条件、最大限度减少能源使用、确定适当的冗余以及维持可靠的系统。

无论管理员使用什么系统，都有必要了解冷却的基础知识。冷却取决于以下五个原则：

1. 热量必须转移到可在其他地方释放热量的介质。这需要流体流动，空气、水和制冷剂均被视为携带热量的流体介质。
2. 任何形式的冷却都需要气流，风扇通常会帮助实现这一目标。
3. 热量从较热的环境流向较凉的环境，因此冷却介质的温度必须高于热量传递到的介质。两种介质之间的温差越大–称为“ TD”或“ΔT”，就可以传递更多的热量。制冷只是人为地产生较高温差的机械手段。
4. 在数据中心的温度标准下，制冷剂的状态从液体变为气体，再回到液体。水吸收的热量是空气的3500倍以上，因此它通常用作辅助介质，但不易改变状态。
5. 制冷剂流体的沸点低，因此设备热量会使流体汽化。但是流体仍然不够热，无法将热量传递到空气或水之类的另一种介质上。与高压锅一样，压缩气体后，其温度升高，沸点或“蒸发”点降低。压缩机是机械制冷系统的心脏。

在任何冷却过程中，都会发生多次热传递。最简单的空气侧自由冷却将热量从内部空气传递到凉爽的外部空气。水侧自由冷却将热量从空气传递到水中，再传递到室外的空气中。这些过程仅需要风扇和/或泵的能量。

当涉及制冷剂时，会有更多的热传递。机械制冷原理上很简单：

• 设备热量被风扇通过冷却盘管（被称为蒸发器）吸收。热量使液态制冷剂沸腾，将其转化为热气。风扇将冷空气排回到设备中
• 膨胀阀调节进入冷却盘管的制冷剂量，以匹配设备产生的热量，从而确保盘管中的所有制冷剂都转化为气体。有问题的膨胀阀则无效，它会输送过多制冷剂液体。
• 压缩机吸入温暖的低压制冷剂气体，并在降低沸点的同时提高温度。
• 热量通过热的制冷剂气体或通过转移到其他介质（通常是水）中而带到室外。

主要机械制冷系统类型

数据中心使用三种基本类型的机械制冷系统，每种系统具有不同数量的热交换。所有都使用风扇、泵和带有压缩机的制冷回路。机械冷却系统主要有三种：

机房空调（CRAC）具有内置压缩机。机房空气处理机（CRAH）只是盘管和风扇，而压缩机（称为冷水机）在其他地方。

压缩机消耗大量能量，因此管理员应有效地运行它们并尽可能少地使用它们。数据中心CRAC和CRAH是精密空调，其温度控制在±1华氏度和4％相对湿度内。它们具有较高的显热比，因此管理员必须除去最少的水分或潜热，并且仅产生显热。

机械制冷系统的最佳做法

为了最大程度地减少能源消耗并最大化性能和可靠性，管理员必须具有适当的冷却系统设计和良好的维护。冷却器需要每年维护，冷却塔需要定期除垢。

还有其他最佳做法需要考虑。保持过滤器清洁以使气流最大化并清除气流障碍。管理员还必须检查制冷剂液位，并确保最重要的膨胀阀没有任何泄漏。

控制排出单元，而不是回风温度，在适当的机柜进气点处装有远程传感器。管理员可以在ASHRAE热量范围内以更高的温度运行系统，从而节省能源并增加CRAC或CRAH容量。根据ASHRAE指南，根据露点而非相对湿度来控制湿度。

同时运行冗余单元，但如果可能的话，以较低的容量运行。对于使用带有变频驱动器的电子换向电机的CRAH，这很容易。这样可以最大程度地减少能源消耗并自动保持冗余。