数据中心增效节能技术

如果存在开放的空间，则热空气不能留在热通道内，冷空气不能留在冷通道内， 因此，机柜中的所有开口必须堵住，防止热空气在计算机和非连续机架之间的空间 重新循环，同时也防止宝贵的冷空气从这些开口流失，在未使用的机架空间使用空 白挡板的原则最容易被大家忽略，它会导致大量无效的数据中心制冷，浪费能源。
但还有两个因素需要考虑：热量增加后，风扇将会带走它们能带走的热空气， 随着热量密度的增加，热空气会溢出机架的顶部，再次返回到服务器，随之设备需 要更多的冷空气，最显著的解决方案的是在这些地方设置障碍，在通道的末尾设置 墙体和门，将机柜顶部通道塞进天花板，这就是所谓的遏制。
我完全赞同遏制的意义，但需要采取正确的方法，遏制的方法多种多样，适用 于地板下和地板上的制冷。虽然遏制仅仅是冷/热通道设计的一个延伸，但它却并 没有得到普及，也不是每个数据中心在任何情况下都可以轻松地采用。那么实施一 套遏制方案时需要考虑些什么呢？市场营销人员在我们面前隐藏了什么？
遏制并不是什么新技术，多年前的商业产品中就可以看到它的影子，但最近有 发扬光大的气势，原因很简单，随着功率和热量密度的增加，硬件制冷变得越来越 困难，能源效率的重要性变得越来越有吸引力，市场营销者总是热衷于推销最新的 技术，在未充分曝光之前，很容易让人们落入陷阱。
空气侧免费制冷只涉及到空气的流动，无需液体介入。由于不再需要把液体通 过水泵输入到管道中，所以应该算是最节能的方式。但是，真的是这样么？就像很 多事情一样，这要视情形而定。
很多人认为，空气侧方法只不过是在墙上凿个洞或是在屋顶通个口，在夜里或 是冬天把冷空气引进来。但实际上，空气侧制冷远没有想象的那么简单。与热水侧 制冷消耗的水量相比，这种方法需要更大量的空气。一个 250 千瓦的数据中心每分 钟需要 4 万立方英尺空气。一个兆瓦数据中心每分钟需要的空气量则超过 15 万立 方英尺。所以，这个洞或者口要特别得大。以上数字是按每分钟 2500 线性英尺
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究竟什么是遏制呢？
冷/热通道设计旨在减少冷/热空气混合的发生，遏制将这个目标提高到了一个 新的水平，冷/热通道朝前迈出了一大步，使得给高密度负载降温成为可能，但随 着热输出量的增加，一些之前频现的空气混合问题又开始慢慢出现了，其主要原因 很容易识别和解决。
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数据中心制冷的“免费午餐”：方法与挑战
这里提到的免费方案并不是真的不花钱，除非你在某怡人的春日把数据中心窗 户打开进行换气。不过，如果利用户外低温空气来驱散大楼或数据中心里的热气， 那会比机械制冷省电得多。所以我们称之为“免费制冷”。
利用空气侧方法给数据中心降温
免费制冷有两种形式，通常是空气侧和热水侧。目前为止，热水侧（更普遍的 说法是液体侧）仍然是较常用的方式。利用水循环（或是冰冻天气时的水和乙二醇 混合物）把热带到室外的冷却塔。当水流从塔的高处往低处倾泄而下时，巨大的风 扇会把空气吹向水流方向，从而使水里的热量散发到空气中，哪怕户外气温较平时 更高——但是这需要电力。当气温低时，几乎不需要风扇耗能，电力消耗主要在水 泵运转上，用于带动管道中的水流。
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（ 作者： Robert E. McFarlane 译者：孙少忆 来源： TechTarget 中国）
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数据中心制冷遏制方案
好的想法可能会被过度炒作，数据中心制冷遏制似乎正遭受此命运，许多人不 能确认它是灵丹妙药还是一时的狂热，争论最多还是使用哪种遏制类型。
如果气候条件能满足空气洁净，而且气温低，那么空气侧制冷会是个明智的选 择。如果气候条件一般（包括一些超出你预期的地方，例如夏威夷），仍然可以考 虑空气侧制冷方案。但是，如果一个地方的天气热，而且湿度还高，或是刮风水， 吹污染物，那就根本不值得考虑。即使采用了扩展型“ASHRAE 热信封”技术——
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一定程度上能使一个地方更多区域延长免费制冷时间——仍然有局限性。不管应用 何种技术总得考虑到成本收益问题。
归根到底，驱热都是能量从一个介质转到另一个介质的过程。我们用到的机械 制冷，是利用不需要的热量把液态冷冻剂转化成气态，然后再利用机械系统把它变 回液态，这样可以在转化过程中往复循环使用。根据具体使用的系统类型不同，冷 冻剂可能会流转到冷凝器上把热量释放到空气中；或是与冷却塔中的水进行热交换。 如之前提到的，这两种方法都要消耗电力。热水侧制冷的关键在于添加绕开机械制 冷系统的阀门，当室外温度足够低时，只需让水循环就能把热带走。控制系统设置 可能会有点棘手，但是原理上却很简单。
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（FPM）的流速估算得出的，也就是时速 28 英里。这简直是微风吹来！以这种速度 推算，要达到每分钟 4 万立方英尺空气流量就需要 16 平方英尺大小的通风口（也 许长 8 英尺，宽 2 英尺）。周转速度更快的是每分钟 1500 线性英尺（FPM），这样 的话，15 万立方英尺空气要求的通风口或者洞口大小就是 100 平方英尺或是 4 英 尺 X25 英尺。
对于大型数据中心，要通过通风口直接流转和过滤这么大体积的空气，是不太 实际的。大量的空气通过一个大口流入，必然会带来大量污染物，所以得过滤掉空 气中的微小颗粒，导致任务十分繁重。首先，大型风扇把空气吸入重型过滤器中， 但随着新空气流入，空气量增大，过滤器上的杂质也随之增多，阻力越来越大。这 就导致了电力消耗。当然也要考虑过滤器更新费用。
解决方案与成功案例
IT 部门是如何解决数据中心的能源危机的？如何应对高密度的机房设备？需 要计划合理、安排周全的解决方案。以下是施耐德电气旗下的 APC 公司所提供的解 决方案。
建行北京数据中心部署 260 套 APC 机柜系统 银华基金建起动态数据中心
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解决空气侧制冷难题
控制空气的湿度也很重要。如果空气湿度太高，可以使用冷盘管凝结水分；若 是湿度偏低，则可用热盘管加湿。这都需要用到电力。相比冷盘管来讲，除湿剂 （一种吸湿化学物）比较节约电力，但会造成空气阻力，导致风扇电力消耗增大。 这样一来，又把原先的省电效果抵消了，所以不存在真正意义上的“免费”。我们 甚至还没将气态污染物考虑在内，这种物质很难从空气中剥离出来，久而久之还会 对硬件造成损害。
热空气现在完全被捕获到热通道，因此它不会泄露，冷空气被控制在冷通道中， 因此也不会被浪费掉，看起来很简单，但真的是这样吗？我们进一步分析下。 两种遏制类型
我们只定义了冷/热通道遏制，如果你曾听说过或了解这个主题，你可能知道 每个方法都有忠实的拥护者和批评者，为什么只包含这两个通道呢？其它空间的空 气为什么不包括进来呢？不是不能这么做，只不过那样会引起许多不必要的工作和 开支，你如何决定哪个方法适合你呢？实施遏制时遇到了什么问题？可以避免掉这 些问题吗？每个方法都有它的优点和缺点。
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பைடு நூலகம்
全年 47%时间享受 100%免费制冷；在美国加州的圣何塞地区这个时间可延长至 81%。 这些数字相当喜人。
另一个途径是蒸发冷却。从数据中心出来的热回风流经一段金属管。由于该金 属管一直有水雾喷洒，当热回风经过时，水雾蒸发，冷却了管道，也间接冷却了管 道中的空气。在干燥气候里水气能充分蒸发，所以这套系统会运行得更好。但是通 过风扇转移热空气这个环节必不可少。不过，蒸发过程能够使空气冷却至室外温度 之下，因此这个系统相比 Kyoto Wheel（节约的制冷能源远大于消耗的风扇电力） 在一年中能够利用的时间更长。间接蒸发冷却器——APC EcoBreeze，就是一个领 先代表。
能耗很大一部分取决于制冷
据近期对 IDC 的调查显示，数据中心 35%的能耗用在了制冷上面，这也是阻碍 PUE 降低的主要因素，但是没有制冷万万不能，一旦制冷停止，机柜也无法运转下 去。但是我们可以从制冷入手降低能耗，因为制冷是区分能耗浪费和高效节能之间 的一道分水岭。
数据中心制冷的“免费午餐”：方法与挑战 数据中心制冷遏制方案
使用空气侧冷却方法最大的缺陷在于，能让数据中心在所有时间段享受免费制 冷的气候几乎不存在。最新的“ASHRAE 热指南”可能会改变这一状况，但是它与 现今多数运算硬件不匹配。虽然任何时候使用免费制冷都可以节省不少能源，但是 毕竟也有失灵的时候，所以机械空调系统必不可少。热水侧制冷，唯一要添加到冷 却装置上的就是阀门和控制器。而空气侧制冷，除了机械制冷系统费用，还要增加 空气侧制冷设备的支出。在决定是否要采用免费制冷方案时，一定要作充分的投资 回报率分析，尤其应该 考虑空气侧制冷方案。先不论免费制冷方案的货币回报率 高低，毫无疑问它是有利于环境保护的。而且，新型设备也使得这一方案更加现实 可行。
为了理解遏制技术的工作原理，我们先温习一些重要的基础知识，优秀的数据 中心制冷方案具有 4 个基本原则，特别是高密度负载数据中心：
1.向设备通风口送入温度适宜的足量空气。 2.最小化冷/热空气混合。 3.控制到空调的回流气体路径。 4.最大化到空调的回流气体温度。 5.如果正确实施，遏制可以帮助实现这 4 个原则。
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热通道遏制
热通道遏制通常比冷通道遏制更容易让人接受，在能源效率方面有一个小小的 优势，其支持者提醒其它空间和冷通道拥有一样舒适的环境，不需要做任何制冷， 根据 ASHRAE 修订的数据处理环境热量指导原则，温度应该在 75°F（23.9°C）左 右，另一个版本预计很快就将发布，它可能会为某些设备分类再次扩大温度和湿度 范围。
数据中心增效节能技术
数据中心增效节能
一直以来数据中心都被称作“能耗大户”。随着业务的扩展，数据中心承载的 工作与日俱增，与此同时，能耗的负担也越来越大。无论是制冷、UPS 还是基础设 施，其能耗都是一笔巨大的成本。为此，如何提高数据中心的效率，同时减少能耗， 是每一个 IT 管理人员应当关注的话题。因为它给我们带来的不仅仅是环保和成本 节省，更会给企业数据中心带来健康可持续的发展。
大部分空间的温度都保持在合理范围内，因此设备风扇可以从任何地方吸入空 气，虽然我们应该尽力给硬件提供充足的空气，但也不用像冷通道遏制那样控制得 那么严格。
热通道遏制主要的缺点是工作环境，温度可能会达到 95°F 或更高，这可不是 什么舒服的工作环境，但与流行的看法相反，它不会超出 OSHA 标准，为了降温， 一些设计在控制区域引入了适量的冷空气，使温度保持在可接受的范围，但很明显， 这会抵消掉遏制解决方案获得的效益。
空气侧制冷利用“空气对空气”热交换机，能够避免污染问题和湿度问题。原 理是把室内空气的热量直接转移到室外清凉空气中，同时尽量减少室内空气流失和 室外新空气的渗入。当然，由于空气导热效果远低于水导热，所以空气导热设备体 积很大。Kyoto Wheel 就是一款不错的设备。
数据中心制冷的替代设备和方案
Kyoto Wheel 是缓慢旋转的大型铝制蜂巢装置——是早期转轮式换热技术的现 代改进版——专为数据中心设计。每分钟转动 3 至 10 圈，转动所需能量达到最小。 增加的特殊风扇可以有效抽空蜂巢中的空气，虽然也要消耗电力，但据称该装置所 耗电能只占同等机械制冷的 8-25%。而且，室内外空气交换量低于 1%，装置表面覆 盖的涂层可以避免灰尘堆积和侵蚀，导致导热效果降低。要移除 600-850 千瓦热量， 该装置直径需达 20 英尺，其容纳外壳在屋顶上或临近建筑物处要占据 1000 平方英 尺面积。然而，如果该装置转轮全速运转，那么在美国中部的达拉斯地区就可以在
从根本上解决数据中心效率问题
本节中会讲到针对数据中心能耗和效率问题的一些应对技巧。是什么降低了你 的数据中心效率？用什么方法可以减少数据中心的能量消耗？这些可以在这里找到 答案。
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导致数据中心效率低下的五大因素 了解您数据中心的能源消耗与成本 精确测量数据中心能源消耗的最佳实践