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优化冷却气流 减少气流损失带来的能耗
2010-02-04   网络

  随着IT设备的深入应用,数据中心机房的功率密度越来越高。数据显示2010年,高功率密度数据中心的设备热负荷将达到100KW/m2。可见,在这种高热密度的空间里,只有合理的应用和规划设备布局,才能充分发挥各子系统的功能,便于今后的扩充,方便运维人员的管理,节省投资。
  
  服务器市场的惨烈竞争使其成本降低了不少,但是冷却方面的能耗却一路飙升,居高不下。根据数据中心研究机构正常运行时间学会(UPTIMEINSTITUTE)研究发现,由于“气流损失”,也就是“旁路气流”导致数据中心冷却的冷空气有60%都被浪费了。结果是低效的气流管理导致我们在能源方面花了许多冤枉钱。
  
  结果是:由于效率低下造成的容量过剩和低效的空调气流管理,造成了更多资金的投入,而很多是不必要的投入。
  
  但好消息是,优化气流是降低运营成本,延缓资本支出最好的方法。此外,当您更有效的管理气流时,你可以增加服务器密度,而无需添加新的制冷基础设施。
  
  要优化现有的机房的基础设施,需要考虑以下的步骤来解决气流效率问题:
  
  1、给机房的冷却效率做一个全面检查
  
  如果你的数据中心还没有一个监控记录文本,如公用事业,设备入口温度,UPS负载,冗余冷却能力和实际功率的计算-这时给电脑室的气流效率做一个全面的检查可能是一个适当的开始。
  
  有许多可用的诊断评估的范围,大多数将确定能源效率,并提供有针对性的补救策略。如果持续进行下去,该计划可以迅速节省您的运营成本,在几个月内就可以获得回报,并允许持续增加服务器密度。
  
  至少,专业的电脑室冷却的全面检查应涉及以下三个方面:IT设备的进气热点;旁路气流百分比和冷却容量因素(CCF),或边际安装制冷量与负荷之间的关系。
  
  要弄清这些,工程师需要做到以下几点:
   
  1.计算和测量地板开口。
  
  2.测量进气柜的温度。
  
  3.测量任何确定热点的相对湿度。
  
  4.冷却机组额定冷却容量。
  
  5.冷却装置额定气流。
  
  6.计算设备千瓦电力负荷。
  
  7.确定潜在冷却的存在以及和它相关的潜在制冷罚款。
  
  8.检查所有返回空气温度和相对湿度。
  
  案例分析:一个拥有6996平方英尺的数据中心的公司,通过测量旁路气流和热点做了一个制冷效率检查。通过收集的数据来计算CCF,并与关键负载进行比较。
  
  通过实施补救策略,删除了热点,并提高了60%的旁路气流,这意味着设备的可靠性将会提高。另外,由于气流管理的改进,公司能够把两个冷却组件装进一个非活动模型,每年降低的电力消耗是27024美元。在第二和第三月之间,就获得了回报。
  
  2、把机房封闭起来,并升高地板的高度
  
  根据你的数据中心所检查出的数据,机房需要做的调整可能会是:
  
  封闭围墙的开口,尤其是通过围墙的电缆桥架和管道。此外,检查周围地区,以确保冷气不通过外墙逃到邻近的楼层。检查所有的开口,包括通过门口和电梯的漏气口;装卸停靠门;窗户;电缆穿过的墙壁的开口;围墙上的洞。需要密封的最常见的开口是线缆开口。其他应该密封的开口是在配电设备组件下的一些小孔。
  
  相关案例:在一个金融案例中,它的数据中心占地10,000平方英尺,这个数据中心安装400个特殊垫圈来保持室内的冷空气,在前两个月,就获得了回报。每年OpEX能量节省是50896美元。容量也提高了,这样在每年的运营成本中,它减少了18%的计算空间空调组件。随着收复制冷容量,数据中心经理可以增加服务器密度,而不会带来额外的冷却装置成本。
  
  3、提高地板以上气流管理
  
  根据您的数据中心的独特条件,补救措施可能包括安装内部空盘,垂直板;水平分区;冷通道控制,以及封闭热的过道。
  
  安装在未使用的机架组件中的空盘可以阻止服务器的热废气循环,由于设备负荷密度不断增加,热气体通过开放空间进入冷通道,同时也绕着机架底部运行,跨过机架顶部运行,这些都是非常重要的。安装空盘有助于确保机架上的电脑设备进气的温度低于80.6华氏温度,特别是机架顶部。
  
  案例分析:两个金融行业案例,一个是高密度设施,另一个是低密度的设施,都演示了安装空盘的结果。通过允许数据中心管理人员提高电脑室的温度,利用增加的冷却装置容量达到节省成本的目的。这样不但降低了经营成本同时也推迟冷却资本支出。此外,计算确定的简单回报可以数月内就获得预期的回报。
  
  对于高密度设备(一个房间里有400个机柜,占地10000平方英尺),每年的总成本节余十三万三千七百九十五美元,在第二个月就能有回报了。由于29.5%的CRAC组件被放置在不活动备用区域,每年的运营和维护费用就减少了29%。随着收复冷却容量,数据中心经理可以提高服务器的密度并延缓资金成本的支出,同时降低运营成本。
  
  较低的密度设施,12个水冷CRAC组件和750马力的风扇电机,每年的总成本节约是三万零五百九十四美元,第四个月就能看到回报了。这表明,在每年的运营和制冷设备维修费用减少了15%。
  
  4、调整机房
  
  建议在安装密封技术后,重新检查所有的热负荷和冷却装置的设置是很重要的,以确保你所利用了所有的效率。
  
  机房也应进行评估,以提高设备的可靠性,并进一步降低运营成本。这需要由一名工程师在现场打开设备,并详细进行性能测试。工程师应该:
  
  1.确定增加所有的PDU或远程电源板(RPP)输出或总的UPS系统输出的热负荷。
  
  2.通过检查温度和相对湿度的设定点和敏感性,评估地板的降温设备的配置。他们设置的是否正确,和整个房间是否一致。
  
  3.检查校准空中传感器的精确度。一个关键因素是要确保用来监测的设备的精确度是适当的。
  
  4.检查每个冷却装置,以核实是否提供其额定制冷量。当气流体积和温度斗下降时,需要加以衡量,以确定交付的冷却容量。
  
  5.确定业务所需冷却的热负荷数据组件和冷却容量的信息。在每个房间都应该有多余的冷却容量。
  
  6.确定穿孔地砖合适的数量和位置。在冷通道内仔细监测IT设备进气温度,调整安排。
  
  7.用红外摄像机确定气流流动规律和设备的性能问题以及改进的办法。
  
  能耗下降意味着成本下降。专用电脑室补救战略提供接近即时的能源节省策略,从而使人们有可能增加服务器服务,而无需增加冷却设施。密封的技术以及温度和环境监控方面的投资都是可行的,而且所花费的钱和时间在能源大量节省的条件下都会抵消,并获得结余。

 

 

 

 

 

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