TEL:0574-88404737

當前位置:首頁 > 新聞資訊 > 行業資訊行業資訊

降低制冷設備成本的有效方法

點擊次數:更新時間:2018-08-14 10:08:55【打印】

  隨著建設的逐步深入,和網絡的重要性日益凸顯。但是數據中心能源消耗以成為企業一筆不小的支出,當今時代,能源越來越稀少越來越昂貴,所以減排成了一個迫切需要解決的問題。

  據統計,全美國的年耗電量超過100億美元,其中三分之一以上的費用用于服務器的散熱。我們看到,平均每度10美分的電價,使大多數IT經理(ITmanagers)敏銳地察覺到公司數據中心的電費正在飛速攀升。而在中國有些電力供應緊張的城市,電價甚至更高。但有趣的是,大多數的數據中心經理卻對這些費用視而不見。對他們來說,最大的關注點在于能否為數據中心持續增加的工作量提供充足的電力。同時,設備經理們在付電費賬單時也不會關心這些問題。未來,隨著電源和散熱問題變得更加普遍和突出,能源資源越來越緊迫,降低能耗這是必然的趨勢。

  據美國LawrenceBerkeley國家實驗室進行調查顯示,一個典型的數據中心電能消耗比例為:

  1.IT設備(服務器、、等)占44%;

  2.設備(機房精密空調、風機)占38%;

  3.電源設備(、SPM等)占15%;

  4.照明占3%;

  從上述比例我們不難看出其中制冷設備的耗電量僅次與IT主設備的耗電量位于第二位,那么怎樣將這38%的耗電量降至最低,如何的降低數據中心的運營成本,我將從如下幾個問題來探討:

  (一)正確選配機房IT設備機柜

  機柜是什么?很多人把機柜看作是用來裝IT設備的柜子。機柜是柜子,是IT應用中的低值、附屬產品,只是用來容納服務器等設備的容器,并不被重視;但并不僅僅如此。隨著計算機與網絡技術的發展,數據中心的服務器、網絡設備等IT設施,正在向著小型化、網絡化、機架化、刀片化的方向發展;這都給數據中心的構建模式帶來了新的變化。1個42U的機柜可以放置42臺服務器,這樣就會對我們的機柜帶來新的挑戰:機柜的散熱、線纜管理、機柜監控等。

  機柜的選擇首先需要遵循的規則是IT設備的散熱風道設計理念,目前服務器、交換機、路由器等IT產品都采用的是前進風后出風的散熱風道設計理念,所以我們選擇機柜也需要根據這個理念來設計機柜散熱風道,見下圖

  1.機柜的通孔率

  從圖1-1我們看出空調的冷風從機柜的正前房進入,從機柜的背部熱風抽出,形成一個風道循環。在日常的機房管理當中,很多機房管理人員誤認為只要整個機房的溫度降下來,機柜內的服務器溫度也就降下來,但事實上我們會發現機房總體的溫度降下來了,可機柜環境管理單元卻報警,機柜溫度超高,這又是為何?其實我們分析一下原因就可以看出問題的所在,在這個問題上我們就將要提到一個機柜上的專業術語“通孔率”即機柜前面板上的開孔占有率;從圖1-1看出當冷風從前面送入機柜內,當我們的通孔率越高則送進去的冷風就越多,反之由于通孔率低,冷風則有一部分被阻擋在機柜外面,無法充分送入機柜內部,則形成了機房溫度低,達到規定要求,但機柜內部環境管理單元報溫度過高報警;所以在選擇機柜時通孔率是一個重要的參數,因為通孔率越高,冷風使用率就會越充分,大大降低空調制冷運行率,有效降低運行成本。

  2.機柜的線纜管理

  剛剛我們提到1個42U的機柜可以放置42臺服務器;且多數大量采用冗余配件(如冗余電源、陣列等),機柜內設備配置頻繁變換,數據線和電纜隨時增減。所以,機柜必須提供充足的線纜通道,和線纜管理附件,能從機柜頂部、底部進出線纜。在機柜內部,線纜的鋪設必須方便、有序,與設備的線纜接口靠近,以縮短距離;減少線纜的空間占用,保證設備安裝、調整、維護過程中,不受到布線的干擾;并保證散熱氣流不會受到因為線纜沒有合理排部導致熱氣流無法充分被排出,殘留一部分在機柜內部造成氣流短路循環;所以合理的線纜管理可以有效的提高氣流循環迅速降低機柜內部溫度,大大降低制冷設備運行時間。

  3.盲板的使用

  在機柜附件的組成中有一個叫盲板的附件,有1U、2U、3U規格等,在選配中很少有人會選擇盲板這個附件,因為多數人認為盲板是為了使空缺的U看上去更美觀更整齊才設計這樣一個附件,來填補空缺的U高度。其實人們忽略了這個盲板最大的作用,其實設計人員設計盲板這個附件是為了解決廢氣熱循環;更加有效的將熱空氣和冷空氣阻斷,避免冷熱空氣短路循環,見下面2組圖:

  絕大多數人認為機柜是用來承載物理IT設備的一個機架,而忽略了它是防止將IT設備排出的熱空氣阻斷避免進入IT設備的進氣口,熱氣排出被增壓,加上進氣口冷風的吸力將可能導致熱氣被重新吸入進氣口,從上圖我們可以清楚的看到沒有盲板排除的熱空氣從空缺的U空間到達進氣口,使進氣口的冷空氣和出氣口的熱氣混合后進入IT設備,將進氣口的冷空氣溫度提高。具相關權威實驗室實得出的參數顯示,冷熱空氣再循環會導致機柜內的IT設備溫度將上升8℃,由于無盲板阻擋的機柜大大降低冷空氣的使用率,嚴重浪費了制冷設備的制冷量;再看有盲板的機柜,有效地將出氣口的熱空氣阻擋,避免了冷熱空氣再循環。

 

  通過上面三點我們不難看出合理的選擇機柜對IT設備的散熱和制冷效率的充分利用有著很大的作用和經濟效益。目前業界主流的機柜有:EMERSON、、威圖等,其中艾默生公司其下的德國Knurr子公司生產的Miracel系列機柜有著業界最高的通孔率83%(業界標準是72%),豐富的電纜管理單元和多樣的附件;是專門為滿足今天及未來數據中心環境需要而設計的新一代、高品質機柜解決的最佳產品。

  (二)合理選擇機房制冷設備

  數據中心各設備產生的熱量需采用空氣冷卻的方法去解決,那么數據中心的最佳制冷設備就是機房專用精密空調,但有的客戶會問為什么普通的商用空調不可以,二者都是用來降低空間環境溫度的,而且商用空調要比機房專用空調價格便宜許多?其實機房環境調控設備并不是大家想象的那么簡單,只需要將環境的溫度降低就可以,它需要從多個方面去考慮,比如溫度控制精度、環境的濕度、潔凈度、控制管理等;機房專用空調就是為機房設備控溫的,而民用空調都是直接服務于人的。它們的設計理念和功能都完全不同。設計理念最大的區別在于,機房專用空調是大風量,小焓差,高顯熱比(顯熱比的概念是指空溫與除濕兩種功率相對之比);民用空調剛好相反,是小風量,大焓差,低顯熱比。

  數據中心和網絡系統的IT硬件運行時會產生大量集中的熱量,同時對溫度和濕度的變化也極其敏感,溫度和濕度的輕微浮動,就可能導致系統發生嚴重問題,輕則系統產生無用信息,重則系統停機;在IT設備機房中,熱負荷幾乎全部來自IT硬件、照明設備、支持設備和發動機散發的顯熱,IT設備機房含有很少的潛熱,因為人員較少,外部空氣有限,物理結構上還往往含有防潮層。用以滿足機房環境的空調SHR要求非常高,達到0.95~0.99。精密空調系統設計用于滿足這些顯熱比例極高的系統,相比而言,舒適空調系統的SHR通常為0.65~0.70,從而只能提供較低的顯冷量,同時潛冷量較高。過多的潛熱制冷意味著空氣中大量水分被移除。為了保持所需的35~50%相對濕度范圍,那么就需要空調設備連續進行加濕,從而將會耗費大量能源造成不必要的浪費。

  在IDC機房里空氣的循環次數會達到每小時30次左右,即每兩分鐘對機房的空氣處理一遍。民用空調的風量則會很小,處于空調出風口的位置,IT設備散熱很好,但離空調出風口位置越來越遠的IT設備散熱效果會越來越差,甚至出現無法冷卻空氣導致IT設備過熱而宕機;機房專用空調的風量會很大,嚴格按照機房環境設計的出風量,不會出現局部過熱現象。另外機房專用空調的連續運行能力更強,使用壽命也更長。比如艾默生的機房專用空調(DataMate3000系列、PEX系列、高熱密度XD系列)能夠提供24小時、365天連續10年以上不間斷地連續運行。而對于民用空調來講,如果保持24小時,365天運行,那么這臺民用空調的壽命不會超過三年,所以在選擇機房制冷設備時,需要嚴格的按照機房環境的要求去選擇制冷設備,而不是為了初期投資的“蠅頭小利”茫然選擇非機房專用制冷設備。

  (三)正確的IT設備的擺放和機柜布局

  1.IT設備擺放

  隨著服務器的小型化、高密度化、刀片式服務器的產生,這些服務器擺放的位置越來越不容者的忽視,我們大家都知道高功率設備有一個最顯著的特點就是發熱量大,比普通IT設備可能要高1倍或更多。如果將這些高功率負載和高密度的服務器組合擺放在一個機柜內,這樣便會出現一個高密度設備群,形成了一個巨大的發熱群體,這種情況最容易導致數據中心的局部熱點。通常IT管理人員將這些設備擺放在一起是為了美觀和便于管理,但從上面的分析,顯然這種擺放是錯誤的,它將需要付出相應的成本來換取。為了解決這個局部的熱點,IT管理人員不得不降低整個機房環境的溫度或添加專門的制冷設備,來處理這個局部發熱點。其實針對這樣的問題,我們完全可以將這些高功率設備和高密度服務器均分在每個機柜內,這樣就不會出現高功率、高密度設備群,也無法形成數據中心的熱點和冷卻的難點,將大大降低制冷設備運行費用和費用。

  由于過去可能我們的IT設備功率密度低,不正確的氣流擺放不會造成嚴重的問題,但隨著IT設備發展趨勢為高密度、高功率化,這些問題已不容IT管理部門人員忽視。正確的選擇制冷設備和機柜,以及合理的機柜布局將大大提高制冷效率,同時也將大大降低了IT設備運行的總擁有成本,相信這必將是我們數據中心未來設計發展的方向和趨勢。

  2.機柜布局

  在現代機房的機柜布局中,人們為了美觀和便于觀察會將所有的機柜朝同一個方向擺放,那么如果按照這種擺放方式,我們上面提到的機柜盲板有效阻擋冷熱空氣的效果將大大折扣。為什么會這樣說?當我們的機柜朝統一方向擺放時就形成了第一排機柜背面正對著第二排機柜的正面;這樣2排機柜中間的通道就會出現冷熱氣流混合循環,形成冷熱氣流短路致使第二排機柜的冷風進口溫度大大提高,嚴重破壞了冷風通道的環境溫度;我們正確的擺放方式應該是將服務器機柜面對面或背對背的方式擺放,這樣便形成了冷風通道和熱風通道。機柜之間的冷熱風不會混合在一起,形成短路氣流,大大提到了制冷效果,保護好了冷熱通道不被破壞。正確擺放方式見示意圖。

  以上是機房制冷節能問題的探討和解決,只要你能按照上文的介紹去做,相信一定會降低你的機房制冷設備成本。

客服中心
工作時間

周一至周日

8:00 - 18:00

1300018500


請直接QQ聯系!
展開客服