根據(jù)全球數(shù)據(jù)中心資料顯示,如果不提高數(shù)據(jù)中心的效率,以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢發(fā)展下去,那么數(shù)據(jù)中心的電費和用電需求將在未來不到10年的時間內(nèi)翻倍,由于能源價格的上漲,未來數(shù)據(jù)中心的電費將大于數(shù)據(jù)中心的硬件投資。數(shù)據(jù)中心需要越來越多的電力消耗,能源問題正漸漸地成為數(shù)據(jù)中心發(fā)展的最大障礙。
隨著全球?qū)G色環(huán)保要求的提高,數(shù)據(jù)中心綠色化已勢在必行,在未來的10年里,全球一半左右的數(shù)據(jù)中心將受電力和空間的約束。低能耗、高效率的綠色數(shù)據(jù)中心將有很大的發(fā)展前景。
為使數(shù)據(jù)中心更綠色節(jié)能,數(shù)據(jù)中心從以下三個方面來降低能耗,提高數(shù)據(jù)中心效率:
第一,采用新的數(shù)據(jù)中心熱量指南標準,放寬服務器的使用環(huán)境要求,提高服務器在高進風溫度下的可靠性。提高數(shù)據(jù)中心的效率。
第二,服務器廠商從芯片入手,降低服務器能耗,從軟件入手,提高服務器利用率。提高數(shù)據(jù)中心的效率。
第三,優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的氣流組織,提高制冷效率。減少空調(diào)容量和數(shù)量,提高數(shù)據(jù)中心的效率。
在2008年美國暖通工程師協(xié)會(ASHRAE)發(fā)布了新的2008版數(shù)據(jù)中心熱量指南,新的數(shù)據(jù)中心熱量指南與2004版數(shù)據(jù)中心熱量指南相比,把進入服務器的進風溫度從20~25℃的范圍放寬到了18~27度,把進入服務器的相對濕度要求從40%~55%改為露點溫度5.5℃~15℃(或相對濕度60%),通過放寬進入服務器的溫度,和放寬相對溫度的要求,要求服務器廠商提供的服務器在這樣的環(huán)境下具有高可靠性。通過新的數(shù)據(jù)中心熱量指南,旨在提高數(shù)據(jù)中心的效率。
在綠色數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域,惠普、IBM、Sun、Dell四大主要廠商在綠色數(shù)據(jù)中心方面提出通過提高每瓦特功耗與性能,降低服務器能耗;通過將多種應用集成在服務器上;通過大幅度提高服務器的利用率,自動關(guān)閉閑置系統(tǒng)來實現(xiàn)服務器的節(jié)能。
目前的數(shù)據(jù)中心,盡管采用了最新的服務器,高效的UPS,高效的空調(diào)系統(tǒng),機柜排冷熱通道布局,但數(shù)據(jù)中心的效率往往還是只有35%至40% ,數(shù)據(jù)中心的能源效率PUE只有2.4至2.8,數(shù)據(jù)中心能耗普遍較高。與綠色數(shù)據(jù)中心的差距較大,綠色數(shù)據(jù)中心要求數(shù)據(jù)中心的效率大于55%,數(shù)據(jù)中心的能源效率PUE值小于1.8。
為什么盡管采用了最新的服務器,高效的UPS,高效的空調(diào)系統(tǒng),機柜排冷熱通道布局,現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心效率還是很低,能耗偏高,不能達到綠色數(shù)據(jù)中心的要求。主要原因是數(shù)據(jù)中心的送、回風的氣流組織不好造成的,數(shù)據(jù)中心冷熱風的混合相當嚴重,數(shù)據(jù)中心空調(diào)送出的冷風低于50%部分的冷風送到了IT設備,高于50%的大部分送到數(shù)據(jù)中心機房冷卻環(huán)境或直接返回到空調(diào)機組需沒有被有效利用。現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心每1KW的熱負荷需要配置2KW以上的制冷量空調(diào)的來滿足制冷的需求,只有2KW制冷量的風量才能滿足1KW熱負荷的制冷需求,造成空調(diào)配置容量大,從而導致數(shù)據(jù)中心效率偏低。
數(shù)據(jù)中心采用地板下送風,機柜下的高架地板開有地板出線孔時,由于地板出線孔的不密封將導致大量的冷風泄漏。在地板下靜壓為0.075吋水柱壓力的情況下(約20Pa) ,一個240 x 170mm開孔漏風量 410 CFM, 或 2.56kW的制冷能力。而一個25%開孔率的地板出風口,在20Pa的靜壓下,最大送風量約500CFM或3.125KW制冷能力。假設每只機柜前面有一塊地板送風口,每只機柜下有一只240 x 170mm出線孔,這樣空調(diào)的送風有45%的冷風漏到了機房,只有55%的冷風送到了機柜的前面,而送到機柜前面的冷風也沒有完全進入服務器機柜,有一部分冷風又直接被空調(diào)機組吸回,這樣實際進入到機柜的有效冷風就小于50%,空調(diào)有送風利用率很低,而造成數(shù)據(jù)中心效率低。
如果在地板下靜壓為0.075吋水柱壓力的情況下(約20Pa) ,一個 240 x 170mm 開孔漏風量 410 CFM, 或 2.56kW。在同樣的條件下,使用地板出線孔密封件對出現(xiàn)孔進行密封, 出線孔的最大漏風 33 CFM, 或 0.205kW,只有不到總風量的4%的送風量泄漏,這樣更多的冷風被送到機柜的前面,這部分冷風也有部分被空調(diào)機組吸回,但更多的冷風被利用,可以減少空調(diào)的容量和數(shù)量。另采用地板出線孔密封還能增加地板下送風靜壓,提高送風口的送風量,提高機柜制冷能力;消除機房熱點,延長IT設備使用壽命;幫助冷熱通道發(fā)揮更大的作用,防止冷熱風混合;增加已安裝空調(diào)機組的制冷效率,降低運行費用。
機柜中沒有安裝服務器的空U空間,服務器排出的熱風從空U返回到服務器的前部進風口,造成熱點。降低機柜冷卻能力。機柜中所有的空U空間安裝盲板后,防止機柜出現(xiàn)熱點,提高機柜制冷能力。由于每個廠商提供的盲板不盡相同,有的盲板之間有空隙,還是會出現(xiàn)少部分的熱風返回,同時每個廠商提供的機柜的U立柱與機柜側(cè)板間有空隙,也會導致部分熱風返回而混合
數(shù)據(jù)中心機柜布局為冷熱通道,地板下送風空調(diào)安裝在機柜排側(cè)的熱通道,地板出線孔密封,所有空U的機柜空間安裝盲板,還是會出現(xiàn)冷熱通道的冷熱風通過機柜頂部進行混合,約有20%的冷熱風會產(chǎn)生混合,另還有部分的冷風被空調(diào)機組吸回,同樣也會降低空調(diào)制冷效率。如果把兩排機柜中間的冷通道進行封閉,95%左右的冷風可以直接送到冷通道內(nèi)而進入服務器機柜,所有機柜排出的熱風被空調(diào)機組吸回,熱風不再進入到機柜的前面。
數(shù)據(jù)中心機柜采用以上地板出現(xiàn)孔密封件、盲板、冷通道封閉系統(tǒng),對數(shù)據(jù)中心的送、回風進行氣流組織,每1KW的熱負荷將不需要2KW的制冷量來進行制冷,每1KW的熱負荷將只需要1.2~1.3KW的制冷量來進行制冷就能滿足數(shù)據(jù)中心的需求。同時還可提高機柜功率密度,減少空調(diào)容量和數(shù)量,提高冷風利用率,提高回風溫度來提高空調(diào)制冷效率,最終可以大大提高數(shù)據(jù)中心的效率,滿足綠色數(shù)據(jù)中心的要求。