隨著計算機網(wǎng)絡業(yè)務量的迅速增長、服務器數(shù)量的增加，機房的面積及規(guī)模也在不斷擴大，數(shù)據(jù)中心的能耗成本也迅速增加,并有趕超硬件成本的趨勢。據(jù)權威機構調(diào)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(jīng)建成投產(chǎn)的數(shù)據(jù)中心，如何實現(xiàn)有效的節(jié)能改造，需要從多方面考慮。本篇介紹了數(shù)據(jù)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(diào)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(diào)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(nèi)風機全速運行，壓縮機由每臺空調(diào)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(jīng)濟節(jié)能的。如果強制空調(diào)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(diào)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(xiàn)象。因此，機房精密空調(diào)群控対機房節(jié)能起到至關重要的意義。

機房專用空調(diào)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(diào)設備的運行時間，來降低整個機房的能耗，實現(xiàn)空調(diào)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(diào)集群集中管理，管理軟件根據(jù)CPU占有率計算每一排的服務器功耗，根據(jù)負載分布情況及精密空調(diào)分布情況精確控制相應位置空調(diào)的工作狀態(tài)，其中主要包括壓縮機的啟停和空調(diào)室內(nèi)機的風扇啟停。精密空調(diào)通過RS485網(wǎng)絡與協(xié)議轉(zhuǎn)換器通信，協(xié)議轉(zhuǎn)換器通過以太網(wǎng)與管理節(jié)點協(xié)同工作，這樣使不同廠家的精密空調(diào)(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(shù)據(jù)交互每個服務器機柜內(nèi)安裝兩個無線溫濕度探頭，每排機柜構成一個網(wǎng)絡，通過物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)方式形成一個溫濕度監(jiān)控網(wǎng)絡，并通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至管理節(jié)點，形成雙層監(jiān)控網(wǎng)絡，在監(jiān)測到服務器到溫的時候，開啟機房空調(diào)，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(diào)氣流組織特性的數(shù)值分析與模型實驗,深入分析中心機房內(nèi)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(diào)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(diào)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(xiàn)。

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(nèi)，由于設備數(shù)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(jīng)過設備直接進入機房內(nèi)，這樣就導致了空調(diào)的送風短路，使空調(diào)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(diào)的制冷效率。具體辦法是在機柜內(nèi)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(nèi)。

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(diào)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(jù)機柜的負載情況進行轉(zhuǎn)速調(diào)速。通過這種主動送風裝置，可以提高空調(diào)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(diào)開機的臺數(shù)，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(diào)，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(diào)的制冷效率很低。

現(xiàn)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(diào)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(diào)，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(shù)據(jù)中心，利用新風系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能方案。機房內(nèi)由于空間密閉，設備發(fā)熱量較大，精密空調(diào)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(diào)，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(diào)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(diào)，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(diào)系統(tǒng)進行改造升級，在原有的空調(diào)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(diào)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(diào)大約每年能節(jié)省20%的電能消耗。

氟泵空調(diào)系統(tǒng)原理圖

綜合以上幾種節(jié)能改造措施，對于老舊數(shù)據(jù)中心因地制宜、發(fā)現(xiàn)問題，分析出最恰當?shù)木唧w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，最大化實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心機房能耗的節(jié)能優(yōu)化。

來源：列間空調(diào) http://preweds.com/show-9-2-1.html

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