CRAC 和 CRAH – 資料中心最常見的2種傳統空調系統

本文是 “魔力門” “ZMAN” 老師專門為搜尋 “機房空調”，”資料中心空調”，”數據中心空調”，”DATA CENTER 空調”，”資料中心冷卻”，”資料中心散熱”，”資料中心液冷”，”資料中心水冷”，”資料中心的新技術”等關鍵字的讀者而撰寫。

前言

在數據中心中，CRAC（Computer Room Air Conditioner）和CRAH（Computer Room Air Handler）是兩種常見的空調系統，主要用於控制環境的溫濕度，確保設備穩定運行。以下是它們的解釋、優缺點、特色及差異分析：

CRAC (Computer Room Air Conditioner)

工作原理

CRAC 是一種獨立的空調系統，採用「直接膨脹式冷卻」（Direct Expansion, DX）技術。它通過內置的壓縮機和製冷劑循環來冷卻空氣，類似於家用空調，但專為數據中心設計。

1. 空氣循環： CRAC 從數據中心吸入熱空氣，經過過濾後進入蒸發器盤管。
2. 冷卻過程： 蒸發器盤管內的製冷劑吸收熱量，空氣被冷卻。
3. 除濕： 冷卻過程中，空氣中的水分凝結，達到除濕效果。
4. 送回冷空氣： 冷卻後的空氣通過風扇送回數據中心。

結構組成

• 壓縮機： 用於壓縮製冷劑，提供冷卻能力。
• 蒸發器盤管： 熱空氣在此被冷卻。
• 冷凝器： 將熱量排出到外部環境。
• 風扇： 推動空氣循環。
• 控制系統： 調節溫濕度。

CRAC 工作流程

優點

• 獨立運作： 不需要外部冷源，安裝簡單。
• 精確控制： 可獨立調節溫濕度，適合對環境要求高的場景。
• 靈活性高： 可根據需求增加或減少 CRAC 單元。

缺點

• 能耗高： 壓縮機運行耗電量大。
• 噪音大： 壓縮機和風扇運轉產生噪音。
• 維護成本高： 壓縮機和製冷劑需要定期維護。

適用場景

• 小型數據中心。
• 需要局部冷卻的區域（如高密度機櫃）。
• 對溫濕度控制要求高的環境。

CRAH (Computer Room Air Handler)

工作原理

CRAH 是一種空氣處理系統，依賴外部冷源（如冷水機組）提供冷卻水。它通過風扇和冷卻盤管來冷卻空氣，但不包含壓縮機。

1. 空氣循環： CRAH 從數據中心吸入熱空氣，經過過濾後進入冷卻盤管。
2. 冷卻過程： 冷卻盤管內的冷水吸收熱量，空氣被冷卻。
3. 送回冷空氣： 冷卻後的空氣通過風扇送回數據中心。
4. 外部冷源： 冷水機組提供冷卻水，吸收熱量後返回冷水機組重新冷卻。

結構組成

• 冷卻盤管： 冷水通過盤管吸收熱量。
• 風扇： 推動空氣循環。
• 控制系統： 調節風速和水量。
• 外部冷源： 冷水機組或冷卻塔。

CRAH 工作流程

優點

• 節能高效： 利用外部冷源，能耗較低。
• 噪音小： 無壓縮機，運行安靜。
• 維護成本低： 結構簡單，維護需求少。
• 擴展性強： 適合大型數據中心，便於擴展。

缺點

• 安裝複雜： 需要配置冷水機組和管路系統。
• 依賴外部冷源： 冷水機組故障會影響整個系統。
• 控制靈活性較低： 依賴外部冷源，無法獨立調節。

適用場景

• 中大型數據中心。
• 需要高效冷卻的場景。
• 對能耗和噪音要求高的環境。

CRAC 與 CRAH 的差異

總結

• CRAC 適合中小型數據中心或局部冷卻，安裝簡便但能耗較高。
• CRAH 適合大型數據中心，節能高效但安裝複雜。

ZMAN補充

如果你看完還是霧煞煞，請將CRAC叫做氣冷，製冷劑改叫冷媒，想像成你家的冷氣機。將CRAH叫做水冷，想像成大樓樓頂的水塔。規模小的預算少的用氣冷，規模大的預算多的用水冷。實務上還有一種變形，裡面是水冷，外面是氣冷，可以用來因應特殊環境或需求。請注意本文的氣冷水冷是指空調系統的散熱方式，不是現代伺服器的散熱方式，這個混淆就會誤解。

因應高密度及現代AI需求，市場上有一些新的解決方案，像是將伺服器浸泡在冷卻液中，每一個浸泡池叫做TANK，我都叫釣蝦池。還有像輝達整座機櫃直上液冷的整體方案，液冷又分成兩種型式，這些後面有空再談。