隨著計算機網絡業(yè)務量的迅速增長、服務器數量的增加，機房的面積及規(guī)模也在不斷擴大，數據中心的能耗成本也迅速增加,并有趕超硬件成本的趨勢。據權威機構調查顯示，我國每年用于服務器的電源和冷卻的總開支超過了20億美元。對于已經建成投產的數據中心，如何實現有效的節(jié)能改造，需要從多方面考慮。本篇介紹了數據中心基礎設施節(jié)能改造的幾種主要解決方法。

一、設計一套機房整體監(jiān)控系統(tǒng)

IT設備負載變化曲線

從機房負荷和空調冷量配置來看，機房一般設計為N+X的安全運行模式，但從整個機房IT設備布局來看，由于機房面積較大，考慮其循環(huán)風量及減少機房局部溫度死角等問題，及負載設備功耗的動態(tài)變化，精密空調群無法做到人為控制按照需求運行，機房發(fā)熱量變化無規(guī)律可以遵循，所有室內風機全速運行，壓縮機由每臺空調獨自按照自己的需求進行控制，此種運行模式從運行費用角度來說是不經濟節(jié)能的。如果強制空調群中的冗余設備進行關機運行，由于機房氣流組織及溫度變化規(guī)律很難掌握，人為控制空調的開機與關機也很難做到機房安全，因此可能存在局部溫度不可控的現象。因此，機房精密空調群控対機房節(jié)能起到至關重要的意義。

機房專用空調群控節(jié)能的思路是：在保障機房設備正常運行的前提下，通過減少冗余空調設備的運行時間，來降低整個機房的能耗，實現空調系統(tǒng)的備份/輪循功能、層疊功能、避免競爭運行功能、延時自啟動功能。

結合曙光自適應集群功率與能耗監(jiān)控系統(tǒng)，進行精密空調集群集中管理，管理軟件根據CPU占有率計算每一排的服務器功耗，根據負載分布情況及精密空調分布情況精確控制相應位置空調的工作狀態(tài)，其中主要包括壓縮機的啟停和空調室內機的風扇啟停。精密空調通過RS485網絡與協(xié)議轉換器通信，協(xié)議轉換器通過以太網與管理節(jié)點協(xié)同工作，這樣使不同廠家的精密空調(具有監(jiān)控功能)能夠通過曙光標準協(xié)議接口與管理節(jié)點進行數據交互每個服務器機柜內安裝兩個無線溫濕度探頭，每排機柜構成一個網絡，通過物聯(lián)網的組網方式形成一個溫濕度監(jiān)控網絡，并通過以太網將數據上傳至管理節(jié)點，形成雙層監(jiān)控網絡，在監(jiān)測到服務器到溫的時候，開啟機房空調，在節(jié)能的同時確保設備安全。

二、建立機房散熱及氣流組織模型

由專業(yè)的散熱工程師利用計算流體動力學(CFD)技術，針對中心機房空調氣流組織特性的數值分析與模型實驗,深入分析中心機房內部的氣流速度場、溫度場分布,并在此基礎上得出合理的冷量調配設計方案,獲得最佳的送回風狀態(tài),滿足設備的散熱需要,同時使空調負荷降低,得到最優(yōu)冷量配置的效果。目前主要通airpak或fluent模擬軟件進行實現。

機房CFD氣流組織模擬圖

三、針對機柜添加盲板

機房一部分機柜內，由于設備數量較少，導致冷風從機柜下部向上進入機柜后，很大一部分冷風未經過設備直接進入機房內，這樣就導致了空調的送風短路，使空調的制冷效率大大降低。

采用封堵風道的方式減少風的短路，提高空調的制冷效率。具體辦法是在機柜內沒有安裝設備的空間安裝盲板，使冷風只能通過設備再送到機房內。

機柜增加盲板氣流組織示意

四、針對機柜安裝主動送風元件—ADU

傳統(tǒng)的地板下送風空調由于送風距離較長，送風效率低，因此會導致出風口冷量及風量不足，不能滿足設備散熱需求。

針對此種情況，在出風口安裝主動出風裝置—ADU，ADU上裝有兩個或四個EC風機，風機可以根據機柜的負載情況進行轉速調速。通過這種主動送風裝置，可以提高空調送風效率，這樣就可以在滿足制冷量及風量的需求情況下，減少空調開機的臺數，達到節(jié)能的效果。

機柜增加地板ADU氣流組織示意

ADU模塊效果

五、針對機柜進行冷通道封閉

傳統(tǒng)的地板下送風形式的機房專用空調，屬于彌漫式送風。這種形式容易造成氣流短路及送風量不夠的問題，導致空調的制冷效率很低。

現可以采用冷通道封閉的形式，將冷熱氣流相互隔離開來，防止氣流短路及冷熱風相混合，這樣可以大大提高空調機的制冷效率，在能夠滿足機房設備正常散熱的情況下，關掉一部分空調，這樣便可以達到節(jié)能的效果。

六、機房添加新風系統(tǒng)

目前許多大型的數據中心，利用新風系統(tǒng)實現節(jié)能方案。機房內由于空間密閉，設備發(fā)熱量較大，精密空調需要全年24小時不間斷運行，制冷、加濕工作時耗電量大。利用引入新風和焓值控制技術，可在春、秋、冬季引入室外低溫空氣，關閉精密空調，同時在保證溫度、濕度和機房潔凈度的前提下，達到節(jié)能的目的。

七、針對機房精密空調進行改造，使其具有自然冷卻功能—采用氟泵節(jié)能系統(tǒng)

傳統(tǒng)的地板下送風機房空調，在冬季室外環(huán)境較低的時候，仍需要制冷，不能充分利用室外自然冷源，節(jié)能效果較差。針對這種情況，可以針對空調系統(tǒng)進行改造升級，在原有的空調系統(tǒng)上添加氟泵機組，通過控制系統(tǒng)，使其在冬季外界環(huán)境較低的時候，關掉壓縮機，開啟氟泵系統(tǒng)進行制冷，因為氟泵較空調壓縮機相比耗能較少，所以以中心機房為例，進行改造后，空調大約每年能節(jié)省20%的電能消耗。

氟泵空調系統(tǒng)原理圖

綜合以上幾種節(jié)能改造措施，對于老舊數據中心因地制宜、發(fā)現問題，分析出最恰當的具體解決方法，并通過高智能化的監(jiān)控和精細化管理維護，在保證高可用性和高可靠性的前提下，大化實現數據中心機房能耗的節(jié)能優(yōu)化。