三方面入手克服機房制冷系統(tǒng)能源浪費

     

    摘要:在機房生命周期內,用電成本有可能**過機房內IT設備總成本,但并沒有引起太多關注。其中占機房用電總量38%的制冷系統(tǒng)表現(xiàn)的由為**。“Lawrence Berkeley地區(qū)實驗室獨立研究顯示,制冷效率降低20%,便可能導致整個電力消耗增加8%

    隨著金融業(yè)的信息化**發(fā)展,各機構均已建設了由總部到分支機構的數(shù)據(jù)中心和網絡機房(以下簡稱機房)。然而,電能的使用不是機房的典型設計標準,也沒有作為一項開支得到有效管理。在機房生命周期內,用電成本有可能**過機房內IT設備總成本,但并沒有引起太多關注。其中占機房用電總量38%的制冷系統(tǒng)表現(xiàn)的由為**。“LawrenceBerkeley地區(qū)實驗室獨立研究顯示,制冷效率降低20%,便可能導致整個電力消耗增加8%。這對于一個使用壽命為10年的容量為500KW數(shù)據(jù)中心而言,被消費的電力成本約為70萬美元。本文主要就機房制冷系統(tǒng)淺談節(jié)能措施。
      
      一、存在問題
      
      (一)機柜內空氣流通通道不合理造成的用電成本增加
      
      在機柜使用過程中,基本上把機柜只當作是碼放服務器的機械設備,而未認真考慮機柜的空氣流通路徑。由于熱空氣會自己上升,加之機柜**部排風扇的抽氣作用,使得機柜內較下層設備排出的熱空氣在上升的過程中被上層設備的進氣口吸入,即上層設備吸入的不是*的空調制冷氣體,而是混合了下層設備排出的熱氣體,形成空氣再循環(huán)現(xiàn)象,使得設備無法吸入足夠的冷空氣導致中上層IT設備溫度升高約8。由于中上層設備的自動溫控系統(tǒng)探測到設備溫度升高,會自動加速設備的排風系統(tǒng)轉速,形成用電量增加。同時,多臺設備碼放在同一機柜中,使得設備排出的熱空氣不能迅速施放,容易形成熱點,形成機房管理員采取加大制冷量來解決機柜局部高溫的問題,進一步造成用電量的增加。
      
     ?。ǘC柜擺放不合理形成的用電增加
      
      我們在機柜擺放時,主要考慮美觀、易用、以及物理的限制,未能充分考慮到機柜的擺放位置與空調系統(tǒng)的送風與回風口的位置關系。在實際情況下,大約有25%機房中機柜面向同一方向擺放,同一方向擺放可能導致嚴重的短路循環(huán)問題,肯定會出現(xiàn)熱點。同時,同一擺放會形成機柜與空調的進出風口位置上的錯位,使得空調的冷空氣在進入IT設備的進風口時已與熱空氣混合,同時設備排出的熱空氣不能直接到達空調系統(tǒng)的回風口,形成熱冷空氣在傳輸過程中混合在一起,影響空調效能的充分發(fā)揮,造成能源浪費。
      
     ?。ㄈ┑镀掌鞯拇罅渴褂媒o機柜散熱帶來的問題
      
      按照常規(guī)計算,目前機房機柜平均功耗在2KW左右。而伴隨著刀片服務器的大量使用,每個機柜的功率達到10KW以上,機柜的溫度直線上升,給機柜帶來散熱難題。按有關部門的統(tǒng)計:刀片服務器系統(tǒng)進氣口需要大約2,500cfm(立方英尺/分鐘)(相當于1,180/秒)的冷空氣(以排出的氣體溫度升高20°F[11°C]的常用值計算),從機柜后部也要排出相同數(shù)量的熱空氣。無論散熱系統(tǒng)能否提供足夠的冷空氣,這些設備都要吸入這么多的空氣。如果機房不能為機柜提供足夠的冷空氣,機柜中的設備就會吸入自己排出的熱空氣(或者相鄰機器排出的熱空氣)導致機器過熱形成熱點,解決問題的傳統(tǒng)辦法就是增加冷空氣(加大空調功率或增加空調),帶來用電量增加。
      
      二、解決辦法
      
      (一)安裝檔板以解決機柜空氣再循環(huán)問題
      
      在機柜服務器與服務器之間安裝檔板,通過檔板阻礙機柜中下層服務器排出的熱空氣進入中上層服務器的進氣口,使熱空氣按照規(guī)定路線流動,以**所有服務器吸入純冷空氣,解決服務器排風扇加速運轉所消耗的電力和充分發(fā)揮空調效能。(對比圖如下)

     ?。ǘ┩晟扑惋L口與回風口設計
      
      送風口的關鍵位置在于盡可能鄰近設備進氣口處,將冷空氣限制在冷通道內。對于地板下空氣分布,將打孔地板置于冷通道內。上送風系統(tǒng)與下送風系統(tǒng)一樣有效,關鍵是將分配通風口置于冷通道上部,而且這些通風口的設計**要能引導空氣直接向下進入冷通道。在上送風系統(tǒng)與下送風系統(tǒng)中,任何通風口若位于不運行設備的位置,均應關閉。
      
      回風口的關鍵位置在于盡可能鄰近設備排氣口處,并從熱通道收集熱空氣。在某些情況下,使用架空吊頂強制通風,這樣回風口便可輕松與熱通道進行協(xié)調。當使用高敞開式整回風天花板時,較好的方法是將回風口位置盡可能高,并用管道系統(tǒng)連接回風口,以協(xié)調回風口與熱通道。
      
     ?。ㄈ┪宸N基本方法解決高密度機柜散熱問題
      
      分散負載:將負載**過平均值的機柜中的負載分散到多個機柜中。
      
      基于規(guī)則的散熱能力轉借:通過采用一些規(guī)則允許高密度機柜借用鄰近的利用率不高的冷卻能力。
      
      輔助散熱:使用輔助散熱設備為功率密度**過機柜設計的平均值機柜提供所需的散熱能力。
      
      設定專門的高密度區(qū):在機房內設定一個有限的專門的區(qū)域提供強散熱能力,將高密度機柜限制在這一區(qū)域內。
      
      全房間制冷:提供為機房內每個機柜散熱量總合的散熱能力。


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