近年來,互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC)業(yè)務(wù)發(fā)展呈現(xiàn)良好的上升趨勢。一些品質(zhì)佳、地段好的機房,更是如同優(yōu)質(zhì)的樓盤,往往一開盤就銷售一空。然而,高額的運營成本(包括電費、人員、設(shè)備采購等),壓縮了IDC業(yè)務(wù)的利潤空間。有些機房甚至出現(xiàn)了電費支出高達業(yè)務(wù)收入一半的情況。在這種情形下,機房的節(jié)能已經(jīng)不是為了應(yīng)付上級,而成了涉及利益的現(xiàn)實問題。
IDC機房的能耗主要分為四塊:服務(wù)器及通信設(shè)備用電、制冷用電、供電系統(tǒng)能耗、照明和辦公用電。其構(gòu)成比例每個機房各不相同。大致上,前兩者占大頭,各為40%~50%,后兩者占小頭,各為5%~10%。
做好機房熱管理,減少制冷能耗
制冷耗電是機房耗電的大頭之一。影響制冷效率的因素很多,減少制冷能耗也可從多方面入手。做好機房熱管理,是其中重要的一面。
首先,提高機房密封性是提高制冷效率、降低能耗的前提條件,應(yīng)做好墻壁、屋頂、地板、線纜出入口的密封工作,將窗戶封閉或貼隔熱膜,減少不必要的人員進出。
其次,機房內(nèi)部氣流走向是否科學(xué),是制冷系統(tǒng)是否有效運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵,注意以下幾點可以優(yōu)化氣流走向。
——采用下送風(fēng)、上回風(fēng)方式。這種方式中,回風(fēng)的熱風(fēng)比重輕,自然上升,不會與送風(fēng)的冷風(fēng)混合,是目前業(yè)界公認的效率較高的送、回風(fēng)方式,通過“背靠背、面對面”的機架擺放方式來避免“級聯(lián)加熱”現(xiàn)象。“級聯(lián)加熱”是指由于所有機架都是前進冷風(fēng)、后出熱風(fēng),前排機架排出的熱風(fēng)被后排機架吸入,逐排加熱,最終在機房后部形成過熱的區(qū)域,如果把機柜擺放方式改成“面對面、背靠背”方式,機房內(nèi)會自然地形成間隔的冷、熱風(fēng)通道。這樣,熱量將被局域于熱風(fēng)通道內(nèi),容易控制。
——規(guī)劃機架內(nèi)部的氣流走向。首先,應(yīng)避免氣流受阻。在機架中應(yīng)留出冷風(fēng)自由上升的通道,避免設(shè)備完全將下送的冷風(fēng)阻擋。其次,應(yīng)避免氣流紊亂。比如,機架中存在大片空位的話,容易造成冷熱風(fēng)混合。此時,應(yīng)在空位放置機架擋板(盲板),阻止熱風(fēng)回流。
——布線整齊。對于下送風(fēng)方式,最好采用上走線方式。如果必須在架空地板下走線,也應(yīng)將線纜收納整齊,不阻擋出風(fēng)口。再者,“局部熱點”是機房熱管理中應(yīng)特別重視的問題。隨著服務(wù)器密集化、小型化、高效化發(fā)展,數(shù)據(jù)中心內(nèi)可能會出現(xiàn)熱密度特別高的機架。這些高密度機架形成了機房內(nèi)的局部熱點,成為影響制冷效率的棘手問題。
——嚴格限電,杜絕“熱點”。將機架電流限制為定值,從根源上杜絕高密度機架的出現(xiàn)。然而,隨著IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,高密度機架的出現(xiàn)成為必然,一味地把顧客擋在門外,不如順應(yīng)發(fā)展,思考對策。
——合理布局,應(yīng)對“熱點”。當(dāng)機架內(nèi)有某個設(shè)備耗能特別大時,可將其置于機架的中下部,而不是上部;當(dāng)機房內(nèi)存在少量高熱密度機架,可令其在整個機房內(nèi)平均分布,而不是聚集在一起。
——在機房內(nèi)劃出專屬的高熱密度子區(qū)域,隔離高熱密度機架。這樣高熱密度機架不會影響到周圍的低密度機架。在封閉的小范圍內(nèi),針對性地制冷,比對整個機房進行制冷效率高。
——使用內(nèi)嵌式的制冷裝置,即直接將制冷裝置裝在機架內(nèi),可以更精確地對“熱點”進行制冷,比如在機架上安裝儲水的背板,通過水的流動帶走機架中的熱量。
善用資源,提高制冷效率
在做好熱管理的基礎(chǔ)上,開拓一些新的可以利用的制冷資源,或?qū)⒃械闹评滟Y源的效能發(fā)揮到最大,是降低機房制冷能耗的另一種思路。
一是提高空調(diào)本身的制冷效率。例如,使用空調(diào)節(jié)能添加劑,改善空調(diào)因長期運轉(zhuǎn)而帶來的內(nèi)部組件磨損、效率下降的問題;空調(diào)變頻,經(jīng)過變頻改造的空調(diào)可動態(tài)地根據(jù)熱負荷的變化精確調(diào)整其輸出功率,這樣既可節(jié)省電能,又可延長壓縮機的使用壽命;考慮老設(shè)備的淘汰,對在網(wǎng)的空調(diào)設(shè)備進行分析,淘汰問題多、效率低的老設(shè)備,購置新設(shè)備,短期看是增加投資,長期結(jié)果是節(jié)能。
二是減小需要制冷的空間。機房的體積越大,制冷效果越差。在機房建設(shè)時,往往會考慮日后的擴容。如擴容機會沒有馬上到來,應(yīng)對未使用的空余空間隔離。
三是利用外部冷源。外部冷源為免費資源,如能加以利用,將是經(jīng)濟又節(jié)能的手段。比如,利用室外冷空氣的新風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)室內(nèi)外溫度達到一定的溫差時,通過引入室外新鮮的冷空氣,滿足制冷需求。該系統(tǒng)前期投入成本高,并且在南方和風(fēng)沙地區(qū)不適用,應(yīng)綜合考慮本地條件予以部署。再如利用土壤散熱。把熱交換機埋在溫度恒定為當(dāng)?shù)啬昶骄鶞囟鹊某貙樱梢酝ㄟ^土壤把熱量散掉。如果附近有地下水的話,也可以作為冷源。不過,由于常溫層深度通常為地下10到20米,其工程施工難度大,目前在電信機房的應(yīng)用較少。
四是儲冷節(jié)能,如利用夜晚電網(wǎng)空閑時的電制冰,在電網(wǎng)忙時用于冷卻。這樣不僅利用了空閑時段的廉價電,也可以減少忙時制冷用電的負擔(dān),令用電也能在時間上作負載均衡。又如利用在室溫范圍會發(fā)生相變的制冷劑儲冷。在夜晚溫度低時,制冷劑凝固儲冷;白天溫度高時,制冷劑融化吸熱,起到冷卻的作用。
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