企業(yè)在不斷擴展IT容量來支持業(yè)務(wù)增長的同時,數(shù)據(jù)中心的能耗越來越高,投入的能源成本也在不斷攀升。與此同時,隨著法律法規(guī)不斷完善,人們的環(huán)保意識不斷提升,對企業(yè)的環(huán)保要求也越來越嚴(yán)格。提高IT能源效率正在成為企業(yè)降低運營成本規(guī)劃時所關(guān)注的重點,也是企業(yè)樹立良好的環(huán)保社會形象的重要因素。所以,向高效節(jié)能的IT環(huán)境發(fā)展是眾多企業(yè)提高能源效率采取的有效途徑之一。然而企業(yè)在創(chuàng)建高效節(jié)能的IT環(huán)境進程中通常需要解決下列問題:能效開銷持續(xù)攀升,散熱問題日益嚴(yán)重,資源利用率低下和CO2排放量增加。
由此可以看出,如何提高數(shù)據(jù)中心的冷卻效率,提高數(shù)據(jù)中心的利用率,降低數(shù)據(jù)中心設(shè)備能耗,是企業(yè)降低數(shù)據(jù)中心總能源消耗的關(guān)鍵。而IBM公司推出的移動測量技術(shù)(MMT),可以形象地了解到現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的熱分布狀況,IT設(shè)備功耗和冷卻系統(tǒng),并鑒別,診斷和解決數(shù)據(jù)中心存在的故障和低能效問題。
MMT全稱是MobileMeasurementTechnology,中文名叫移動測量技術(shù)。此創(chuàng)新技術(shù)由美國IBMResearch實驗室資深專家研究開發(fā)而成,并作為IBM綠色創(chuàng)新工程的科研成果宣布推出,2009年被評為IBM五大環(huán)境創(chuàng)新技移動測量技術(shù)在術(shù)之一,用來優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的熱量分布以消除熱點,并減少能耗。
MMT工作原理
MMT測試工具如下圖1,抽取數(shù)萬個溫度樣本,依靠智能的傳感器定位,可以在短時間內(nèi)能完成數(shù)據(jù)中心的測量,最終通過后處理生成三維的數(shù)據(jù)中心熱成像圖,并從數(shù)據(jù)中心的溫度,濕度,氣流,空調(diào),能耗等方面詳細(xì)分析了數(shù)據(jù)中心的環(huán)境狀況,提出最優(yōu)化的方案。
MMT測試分析的工作流程主要分為三個階段:
1、MMT測試設(shè)備測量數(shù)據(jù)中心散熱和氣流分布狀況,并用專業(yè)工具了解IT和基礎(chǔ)實施設(shè)備的能耗分布。
2、記錄并檢查收集到的所有數(shù)據(jù),通過后處理數(shù)據(jù)分析軟件形成數(shù)據(jù)中心熱成像圖,濕度分布圖和風(fēng)量分布圖,并統(tǒng)計配電柜功耗實測表,了解電力分配情況。
3、通過MMT測量與分析技術(shù)的評估,找出熱點所在的具體位置,分析熱點產(chǎn)生的原因,了解用電分配情況并分析其合理性,評估空調(diào)利用率和計算冷空氣的有效利用情況,最后提出高效節(jié)能的改造方案。
MMT能效解決方案
下面是國內(nèi)某數(shù)據(jù)中心的節(jié)能優(yōu)化改造一個實際案例,該數(shù)據(jù)中心2008年建立,主要分為三個房間,總共占地面積約590平方米,采用架高地板的通風(fēng)設(shè)計。架高地板的高度為50厘米,地板上空間高度3.1米。機柜擺放采用冷熱通道的設(shè)計,但是還有部分熱空氣回流到冷通道中。數(shù)據(jù)中心總共有7臺空調(diào),其中5臺空調(diào)的型號是StulzASD852G,另外兩臺空調(diào)的型號是StulzASD521G。
(1)環(huán)境優(yōu)化
改造的第一步是了解現(xiàn)有配置中的熱量情況。然后通過建模幫助規(guī)劃新的數(shù)據(jù)中心布局。移動測量技術(shù)(MMT)是一種以熱量和冷卻系統(tǒng)為重點的評估技術(shù),它使用IBM開發(fā)的設(shè)備和軟件獲取詳細(xì)的溫度、濕度和氣流測量數(shù)據(jù),根據(jù)這些數(shù)據(jù)對整個數(shù)據(jù)中心進行評估。
現(xiàn)場收集完數(shù)據(jù)以后,IBM利用三維熱點分析法,從機柜入口熱點(IH),水平熱點(HH)和垂直熱點(VH)徹底解決數(shù)據(jù)中心的熱點問題,并且有針對性地解決數(shù)據(jù)中心濕度氣流不合理的環(huán)境問題。然后,IBM使用計算流體動力學(xué)(CFD)工具分析并采取了最佳的改進措施。主要的改進包括熱/冷通道完全隔離、通風(fēng)地板位置和大小的合理調(diào)整,安裝盲板,利用屏障防止熱空氣向機架回流、封堵漏風(fēng)開口等措施,并通過分析關(guān)掉右下角那臺空調(diào)仍然能滿足數(shù)據(jù)中心的制冷要求。
在改造數(shù)據(jù)中心之后,執(zhí)行最后的MMT測量分析,了解數(shù)據(jù)中心改造對熱量性能的改進程度,從圖3中數(shù)據(jù)中心的整體溫度大約下降3℃左右。
(2)節(jié)能改造
目前,業(yè)界通常用電力使用效率(PUE)來衡量數(shù)據(jù)中心的實際能源效率,考慮到此數(shù)據(jù)中心的UPS系統(tǒng)同時給多個數(shù)據(jù)中心供電,精確計算PUE比較困難。基于這個環(huán)境下,IBM提出了數(shù)據(jù)中心冷卻效率的概念,用來衡量數(shù)據(jù)中心的冷卻能效。
數(shù)據(jù)中心冷卻效率=IT用電量/冷卻設(shè)備用電量
數(shù)據(jù)中心改造前,IT設(shè)備的功耗為240kW,冷卻設(shè)備用電為160kW,因此數(shù)據(jù)中心冷卻效率只有1.5。業(yè)界認(rèn)為,通過優(yōu)化改造數(shù)據(jù)中心冷卻效率最高可以達到2.0以上。數(shù)據(jù)中心改造后,由于計算需求的日益增長,IT設(shè)備的功耗已經(jīng)增加到335kW,此時冷卻設(shè)備用電為175kW,數(shù)據(jù)中心的冷卻效率達到1.9。通過優(yōu)化,數(shù)據(jù)中心冷卻效率比之前提高了27%,從而達到了節(jié)能的目的。
總結(jié)
通過評估,上述數(shù)據(jù)中心改造的投資成本在不到一年時間就收回了,而且每年減少24kW的環(huán)境影響,并為未來的增長留出了空間。當(dāng)今的數(shù)據(jù)中心節(jié)能方法多數(shù)是以更換新設(shè)備為前提,而MMT(移動測量技術(shù))只要收集當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的信息,采集數(shù)據(jù)中心溫度,濕度和流量等參數(shù),就可以評估數(shù)據(jù)中心存在多大的節(jié)能空間,并根據(jù)每個數(shù)據(jù)中心的不同特點進行全面分析,詳細(xì)地提出優(yōu)化數(shù)據(jù)中心節(jié)能省電的具體方法和步驟,而且更要重要的是,這些方法無須大量的成本投入就能達到省電的目的。