管住数据中心气流 降低能耗

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虽然服务器的采购成本在减少，但服务器的放置、供电和冷却等总体拥有成本自2000年以来却增加了500%。国际正常运行时间学会（Uptime Institute）的研究发现，在一个典型的机房里，有60%的冷空气因气流流失（又称“旁路气流”）被浪费了。其结果是，由于过剩的冷却能力和糟糕的气流管理，数据中心在能源方面可能花了不少冤枉钱。

优化气流可以降低运营成本、推迟费用的支出。如果能更有效地管理气流，还能在不增加新冷却基础设施的情况下，增加服务器的密度。

以下几项措施可以优化现有的机房基础设施，以解决气流效率低下的问题。

检查机房冷却效率

如果之前没有积极采用全面的数据中心监测机制来记录环境参数，如用电负荷、设备进气口温度、UPS负荷、冗余冷却能力和用电效率计算等，那么，现在就从检查机房气流效率状况开始降低能耗吧。

我们可以进行一系列的诊断性评估，其中大多数诊断可用来找出能源效率低下的问题所在，并提供有针对性的补救措施。若能认真执行这项计划，就能立即节省运营成本，并在几个月内就能得到回报，而且将来还可持续增加服务器的密度。

专业的机房冷却效率状况检查至少应包括检查三个方面：IT设备的进气热点、旁路气流的百分比和冷却能力因子（CCF），CCF是指已有冷却能力与负荷的差额。

为此，需要进行以下步骤：

•计算及测量活动地板的缺口；

•测量机柜的进气口温度；

•测量任何已发现的热点的相对湿度；

•计算冷却装置额定冷却能力的总和；

•计算冷却装置额定气流的总和；

•计算计算机设备电力负荷的总和，以千瓦为单位；

•确定是否存在潜冷却，并确定潜冷却的相关开销；

•检查所有的回风温度和相对湿度传感器，以便校准。

这些评估有助于拿出一项补救方案，而方案中可能会建议密封所有线缆和IT设备机柜的缺口，以便合理引导气流。

典型案例：一家公司建有一座6996平方英尺的数据中心，它检查冷却效率状况的办法是，先测量旁路气流和热点（机柜进气温度超过最大温度），然后收集数据来计算CCF，并与临界负荷进行比较。通过实施补救措施，热点被消除了，旁路气流的效率也提高了60%，这意味着设备的可靠性有望得到提高。此外，由于改善了气流管理，这家公司得以让两套冷却装置处于不活动的待机模式，使每年电费减少了27024美元（按每度电8美分计算），两三个月内就收回了成本。

密封机房和活动地板

根据对数据中心的检查结果，来确定需要采取的补救措施。可能需要密封的地方包括：

•围墙缺口，特别是穿过围墙的电缆槽和导线管。还要检查柱子四周，确保空调风没有经柱子表面逃逸到邻近地板。检查其他缺口，包括气流有没有经入口、电梯、装卸处大门、窗户、线缆穿过的墙壁缺口以及吊顶上方围墙上的洞口漏出去。

•没有将空调气流直接引到IT设备正面，即进气口的活动地板缺口。需要密封的最常见缺口是机柜下面或后面的线缆缺口，其他缺口包括配电装置下面的孔或为铺导线管而预留出的孔。

典型案例：一家公司对占地1万平方英尺的数据中心进行调查，发现为防止冷气外泄，在安装了400只特殊垫圈后，其运营费用在头两个月就收回了成本。最终，每年节省了5万多美元的能源成本。由于提高了冷却能力，该公司关闭了18%的机房空调装置（CRAC），每台装置每年可节省约5000美元的运营成本。由于提高了冷却能力，数据中心管理人员能在不增加额外冷却装置的情况下，增加服务器的密度。

改善地面气流管理

这要视数据中心的不同环境而定，其补救措施可能包括安装内部挡板、水平隔板、冷通道气流遏制和热通道气流遏制系统。

在闲置不用的机架系统缺口安装挡板，可防止从服务器排出来的热废气形成从后面到前面的循环。由于设备负荷密度不断提高，通过机柜内的空隙以及从一排排机架末端和机架顶部跑到冷通道的热空气就会变得更多。安装挡板有助于确保计算机设备的进气口温度，尤其是机架顶部的温度应低于美国供暖、制冷和空调工程师学会（American Society of Heating，Refrigerating and Air-Conditioning Engineers）推荐的最高温度：华氏80.6度。

典型案例：两家公司分别针对高密度数据中心和低密度数据中心做了成本影响方面的调查，以表明安装挡板如何让数据中心的管理人员提高机房温度，从而利用更高的回风温度增强冷却装置的能力，节省成本。这既降低了运营成本，又推迟了冷却方面的资金支出。预计几个月内就有望得到回报。

高密度数据中心活动地板面积为1万平方英尺，机房有400个机柜，每年节省的总成本是13.7万美元，第二个月就收回了成本。因为29.5%的机房空调装置处于不活动的待机状态，所以每年的运营和维护成本减少了29%。由于提高了冷却能力，数据中心的管理人员可在减少运营支出的同时，增加服务器密度，并推迟资金支出。

至于那个低密度数据中心，有12套水冷机房空调装置和7.5马力风扇电机，每年节省的总成本是3万多美元，第四个月就收回了成本。这意味着冷却装置每年的运营和维护成本减少了15%。

调整机房

采用了推荐的密封技术后，有必要重新检查一下热负荷和冷却装置的所有设置，确保曾经任由空调风逃逸或任由热废气循环的缺口得到了密封，并带来了能效。

还应该评估检查机房，看看还有没有机会提高设备的可靠性，进一步降低运营成本。这需要工程师现场调查，实际打开设备，详细测量性能，同时还要：

•通过累计所有配电装置或远程电源面板的输出功率，或计算UPS系统输出功率的总和，确定热负荷；

•通过检查温度和相对湿度的设定点和灵敏度，评估活动地板上冷却装置的配置情况，看看它们的设置是否正确，整个机房的设置是否统一；

•检查回风传感器的校准情况，其中一个关键因素是确保用来监测校准的设备已校准到位；

•检查每个冷却装置，核实它是否在提供额定的冷却能力，为了测定提供的冷却能力，需要对气流量和温度下降进行测量；

•根据热负荷数据和冷却能力信息，确定需要运行多少台冷却装置，每个机房的每个地方都应该有冗余冷却能力；

•确定有孔地砖的适当数量和适当位置，必须通过认真监测IT设备的进气口温度，调整有孔地砖在冷通道里面的位置排列；

•使用红外摄像头来找出气流循环模式和设备性能存在的问题，并制订改进方案。

降低能耗意味着可以降低成本。专业的机房补救策略具有几乎立即可以节省能耗的优点，这样就有可能在不增加冷却基础设施的情况下，增加服务器密度。建议措施可能包括致力于使用密封技术，日常监测温度和环境，不过所花的资金和时间会给你带来回报：大大节省能耗。