数据机房节能降耗解决方案

数据机房节能降耗解决方案

一、造成机房局部过热的原因

通信生产机房及数据中心的送风方式分为两种：

下送风方式\ 上送风方式，两种方式都是定风量送风，每个机房中的制冷量和送风量经过在机房建设、调试后就恒定不变。两种方式都是以控制机房温度的方式达到给IT设备散热的目的。

但这两种机房会出现局部过热，机房空调耗能大，耗能比PUE>2.5（耗能比=机房总能耗/IT能耗）。

一、机房总能耗：

二、造成局部过热的原因：

三、机房局部过热的危害

1、设备运行温度超标，造成宕机情况，严重影响系统运行；

2、设备长期处于高温运行，运行风险增加，根据统计资料表明，温度升高将导致：

A、磁盘磁带会因热涨效应造成记录错误；

B、网络设备传输误码率增高甚至失效；

C、服务器硬盘损坏、引起火灾等；温度每升高10℃，计算机的可靠性就下降25％、使用寿命将减少50%；

二、机房能耗增加的原因

一、机房密封度不好

不管是现在正在运行的机房和将来要建设的机房都对机房的密封有相当严格的要求，在新机房式用前首先要对机房的密封进行严格的验收，杜绝由此带来的能量消耗，我们完全有理由相信用户在此问题上已经做了大量的工作，所以这不是我们现在要讨论的问题。

二、机房能耗增加的根本原因

A、为了消除局部过热过多开启空调的数量将导致空调机组制冷效率低，造成制冷能耗升高；

B、热交换不充分和不均匀，制冷系统过剩运行严重，造成空调能耗升高；

C、机房局部温度过低，导致外界对机房的热辐射增加，增加了空调的负担。

三、从专用空调机能耗比来说明

一般机房专用空调的能效比约为1:2.5~1:3左右。

即：空调机做功1KW能产生2.5KW到3KW左右的制冷量，若按此原理我们的空调机耗能就应该是服务器发热功率的1/2.5~1/3,而决不是统计的1.1倍，由此可见有很多的能量在浪费。

A、送风量的降低或过渡增大将导致空调机组制冷效率低，造成制冷能耗升高；

B、热交换不充分和不均匀，制冷系统运行混乱，造成空调能耗升高；

C、机房温度过低，导致外界对机房的热辐射增加，增加了空调的负担。

四、造成机房密度低的原因

由于机房中冷风的分配不均而出现局部过热的问题，导致用户在机架上不可能、也不敢更多的增加IT设备，很多机架的设备不足3KW，从而导致机房密度降低。

1、新一代机房设计要求：

过去的设计是根据机房总的的散热量和散热面积的比例来计算（KW/M2)。

现在是按每个机架的功率（KW/rack）来计算。这里就不得不说到刀片服务器了。

2、什么是刀片服务器？

刀片服务器是包括处理器、存储器、驱动器及以太网卡的整套计算机设备。

一般一个1U的刀片服务器所需的电功率约为300W~500W，由于服务器中的元器件损耗很小（约为2%左右）所以基本上都以发热的形式散发，在刀片服务器上服务器厂商都自带风扇冷却，进出温差一般设计为11℃。

根据公式：

所以1KW发热功率在进出温差11 ℃所需风量为270M3/H。

3、未来机架的功率

在一个600mm宽度的42U的高密度服务器机架上最大满负荷时需要25KW的电力功率，相当于需要25KW的制冷量并需要大约6000至7000m3/h的风量来满足机架上服务器的散热需要。

在以往的设计中按室内温度20-24°C时机架功率在15KW时，风量在4000 到 5000m3/h 的情况下一个机架的热量分析图。

三、机房过热一般的解决办法

以往的机房主要有以下解决方案：

1、增加精密空调数量，解决过热问题

2、采用通风机送风，增大机房内热交换能力

3、采用冰块冷却，过热区用冰块降温

以上方法都不能有效解决冷量分配问题，而且增加机房能耗

当代机房解决过热的一般方法

1、冷池：

将冷通道与外界封闭隔离，减少热量混合

2、活化送风地板

活化送风地板是一个灵活的系统，其独特的设计可以完全冷却由于是用刀片服务器及路由器而产生的高密度热负荷，整合在一个模块地板内（600mmX600mm),可以发在机架前的吸风口位置，将机房精密空调产生的冷风经机架的进风口吹入机架内的发热点，并可根据发热点的热负荷的容量调节活化地板的出风量。

3、活化送风地板+冷池

由此可见，在冷热分离的情况下最能发挥空调的效能！

四、新的机房过热解决办法：全智能高效冷却系统

一、全智能高效冷却系统

二、冷池的设计：

宽度和高度与机架同宽同高，厚度视所需风量及机架间尺寸决定大约在250~400mm；采用推拉门不影响正常工作及维修，此时工作人员站在机架前有效阻挡外来热空气的侵入；推拉门及侧框都采用双层玻璃不仅隔热并且使工作人员能清楚的看到机架设备的工作状，双层玻璃都附有隔热膜既能隔热又可防止万一玻璃破损时玻璃四溅；

为减少机架之间的影响每个机架之间加装隔板，在维修时可拆卸方便维修；

为减少冷风的流失在机架上的空位加装盲板；

三、送风控制器：

在机房内服务器机柜的排风口安装温度传感器，实时检测机房内机柜的出风温度，同时在有条件的机柜安装电流传感器，实时监控整个机柜的输出功率，再在机柜的送风口安装智能风量控制系统，根据以上检测的数据变化调节每个机柜的送风量，满足服务器机柜的散热要求，避免局部温度过高。最后将所有数据传至中心控制器。

设置6个排风温度测量点取其最大值为排风温度的数值，设置1个进风温度测量点；设置1个电流传感器，当现场无法测定电流时，可根据用户经验将最大电流值输入控制器。

根据以上数据计算机架散热所需风量。

四、送风风扇模块的设计

我们在每个机柜进风口出加装一个变风量的风扇或多个固定风量风扇组成的风扇模块，一般使用多个风扇的风扇模块，一可以根据实际所需开启不同数量的风扇，二可以多加一个或两个风扇做为备用，当风扇运行时发生故障将自动开启备用风扇并报警显示故障风扇的编码；所有风扇以先开启、先关闭的原则开启和关闭，做到风扇的平均使用；在运行过中程需维修风扇模块可在10分钟内完成不影响机架的散热；