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这样做为你的数据中心进行能源成本节约评估

  在当前企业的数据中心,大约40%的总能耗是用于其IT相关设备冷却的。因此,冷却成本可以说是大型数据中心总电费的主要贡献因素之一。在本文中,将与广大读者朋友们共同研究影响数据中心冷却能耗的两大关键性的因素,即数据中心内部的气流管理及其选址。文章中,介绍了一种具有垂直冷却气流的独特机架布局,同时还将与您一起分析两种冷却系统,计算机房空调(CRAC)冷却系统和空气侧节能器(ASE)。基于这两种不同的冷却系统,作者在全球范围内选择了位于四处不同城市选址地理位置的数据中心进行了对比。文中还采用了包括诸如电力使用效率(PUE)、制冷系数(COP,Coefficient Of Performance)和冷却器采用运行小时数在内的许多种能效指标来对数据中心的冷却进行了深入的探索。通过分析冷却器采用运行时长和节能器的采用运行时长的比较,得出两种不同的冷却系统所提供的冷却功率成果。结果表明,在不同的气候因素、能源价格和冷却技术条件下,冷却效率和运行成本差异很大。而有鉴于气候条件是影响空气侧节能器的主要因素,因此在寒冷气候下使用空气侧节能器可以大大降低数据中心的能耗和运行成本。

  全球范围内,数据中心业界的能耗急剧增加,目前约占到全球总耗电量的1.3%。同时,在过去几十年中,数据中心行业通过在数据中心基础设施管理(DCIM)中采用更有效的技术和实践方案也取得了相当显著的进展。2016年,全球数据中心行业市场已经达到1520亿美元,同时整个市场将继续保持约5%的年增长。当前有一种趋势是建设容量超过40兆瓦的大型数据中心。能源效率显然是数据中心的一个重要问题,可以最大限度地减少对环境的影响,降低能耗成本,并优化数据中心的运营绩效。

  现代数据中心有一个大的操作环境空间,内有许多排机架,里面装满了大量的服务器和其他用于处理、存储和传输数字信息的IT设备。这些成千上万的服务器和其他IT设备将会产生大量的散热。为了保持数据中心内服务器和其他IT设备的可靠运行,保持适当的操作环境温度和湿度条件非常重要。下图1显示了针对10处数据中心进行随机调查的结果。图中显示了具有代表性的功耗分布和变化情况,并展示了冷却数据中心IT设备所消耗的总能量的30%到55%之间的差异。平均而言,冷却和通风系统的能耗占到数据中心总能耗的约40%。因此,在构建数据中心之前,企业必须慎重考虑如何降低功耗,电力成本,提高冷却效率,这样做为你的数据中心进行能源成本节约评估!并最大化可用性。

  现代数据中心有一个大的操作环境空间,内有许多排机架,里面装满了大量的服务器和其他用于处理、存储和传输数字信息的IT设备。通常,服务器和其他IT设备被安置在机架中。在具有热通道/冷通道的传统数据中心中,由冷却系统产生的冷空气通过室内地板下方的增压室供应。在机架的两侧,在地板上安装了穿孔的气流板,以便让冷空气进入。理想情况下,冷空气将从穿孔的气流板向上流动,从服务器的一侧进入服务器之间的微小空间,然后从另一侧流出。因此,来自一侧的冷空气形成冷通道,另一侧形成一个暖通道,以便将冷热通道彼此隔离,并消除了从一排机架排出的热空气进入另一排机架的入口。该方法奏效的原因就在于冷空气在服务器之间流动时会被加热。但这种布置有几个缺点,主要是因为不能很好地控制气流。特别是,冷空气和暖空气将在机架的上侧混合,因为冷空气比在服务器之间流动更容易向上流动,这会使得冷却效率降低。由于水平流过服务器并且空气流过穿孔板的布置,带来了更高的压降,这导致了很大的空气流动阻力,并限制了冷却空气和服务器之间的热传递。因此,会使得冷却系统的能量消耗更高。

  为解决上述这些问题,数据中心业界转向采用在机架内垂直安置服务器的方案,如图2(左)所示。而再不是采用传统的水平放置服务器的方案,这使得服务器之间的空间很小,所有服务器都垂直放置,服务器之间的空间优化被限制到小于30毫米。该限制考虑了数据中心空间利用率以及用于传热的冷却空气通道。这种服务器机架可以放置在封闭的机柜中或开放空间中。通过垂直气流管理很好地利用自然对流。服务器机架也可以分为两个部分,以避免机架底部服务器和机架顶部服务器之间的温差很大。如图2(右)所示,冷却空气不是通过机架之间的通道供气,而是直接从机架底部供应冷却空气。因此避免了冷和热流混合。不再需要穿孔地板瓷砖,这导致了冷却空气流动的阻力降低,风扇功耗降低。由于空气密度差异导致的自然重力,通过向上流动的冷却空气和增加通风来增强热传递。为了实现分布式冷却控制,提供了多个空气供应管并将其放置在数据中心的地板下。

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