如何帶走IT設備在運轉過程中產生的熱能,一直都是資料中心必須面對的難題,尤其是在高密度機房下,伺服器透過堆疊提供高運算效率的同時,散熱不足卻也是造成伺服器可能當機的元兇之一,也因此,機櫃需要冷氣空調來帶走囤積的熱能,而這些冷卻成本卻也為企業帶來高昂的費用。根據數據統計,資料中心目前的用電量約佔全球總用電量的1.5%,換算為每年電費則可高達260億美元。
長期以來,機房設施業者想方設法要解決這個難題,從縮減機房空間、提高冷源效率、區分冷熱通道,甚至降低室內冷卻空調改用外氣的自然冷源,這些都是不錯的方案,也為企業解決不少挑戰,但卻還不夠。
原因在於,這些方案的發想其實是根據結果的調整,因為察覺到精密空調一直維持在18~21℃;因為觀察到明明站在進風口前面,反而熱到要脫衣;因為發現在機房的用電量高得可怕,於是紛紛針對問題點來改善,然而企業真正需要那麼多冷卻能源的癥結在於,負責提供應用服務的IT設備根本無法耐熱,企業若不想辦法將IT設備降到夠低的溫度,整個服務就得當機。
克服瓶頸 釜底抽薪
但這也不能怪設備業者,基於IT元件開發的技術瓶頸,目前多數的伺服器最高僅僅可以耐受到35℃,這還不是最低,更早期的伺服器只要進風溫度超過25℃,直接就發出告警,超過28℃就自動關機。在這個先天條件下,企業自然無法節省冷卻空調的能源成本。
由於意識到這個根本問題,晶片業者也投入諸多技術,來協助企業面臨用電挑戰。最近Intel便喊出HTA(高環境溫度)資料中心概念,能夠讓資料中心在至少27℃以上的溫度運行,而且不必大幅翻新舊有設備,在特定用途且能適應高溫的資料中心,耐受溫度可以提升到40℃以上。
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▲英特爾亞太區資料中心事業群雲端解決方案設計師Leif Nielson指出,高環溫資料中心概念並非由一種技術達到,而是Intel許多創新科技的集合。 |
英特爾亞太區資料中心事業群雲端解決方案設計師Leif Nielson指出,高環溫資料中心概念並非由一種技術達到,而是許多創新科技的集合,包括先進的晶片製程技術、輸配電網路、元件風流散熱設計、客製化風扇控制、最佳化散熱解決方案、智能電源節點管理以及資料中心管理平台等技術的混合運用,使得主機板得以超越舊有桎梏,提高耐受溫度至40℃。如此一來,企業將可大幅提高室內空調溫度,或是引進自然冷源來降低能源成本支出。
Intel在新墨西哥州的資料中心進行了一場概念實證,在裝有900部伺服器的資料中心內,將空調系統設定在33℃運作,在空調系統本身沒有溼度控制功能且過濾的功能也有限的情況下,還能讓用電量節省67%,等於在一座10千瓩規模的大型資料中心每年可省下287萬美元(約台幣8千6百萬元)。
IT業者跟進 高環溫設備問世
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▲Dell伺服器解決方案經理李俊邦指出,Dell內部已針對一系列伺服器、儲存設備、網路和電力基礎設施產品進行了系統可靠性驗證,在美國冷凍空調學會(ASHRAE)當前規定的最高溫度和濕度標準下運作,短時間內最高溫度極限可達45℃。 |
在晶片技術證實可高溫運作之後,IT設備供應商Dell與NEC也相繼推出適用於高環溫環境的IT設備。
Dell主打的是一款整合型的資料中心解決方案,其主要的核心技術,稱之為「Fresh Air Cooling」室溫冷卻技術,目前已內建在多款伺服器、儲存和網路設備之中,這些設備均經過測試和驗證,已證實能夠在美國冷凍空調學會(ASHRAE)當前規定的最高溫度和濕度標準下運作,短時間內最高溫度極限可達45℃。
Dell伺服器解決方案經理李俊邦指出,Dell內部已針對一系列伺服器、儲存設備、網路和電力基礎設施產品進行了系統可靠性驗證,在40℃的環境溫度下,每年可運行900個小時,而在45℃下每年最多可運行90小時。
而NEC也一口氣推出5款節能伺服器與儲存設備,這些設備均搭載Intel最新節能處理器,並且透過可有效提升機身內部冷卻效率的機身內部最佳化配置,以及與溫度感應器連結的精密冷卻風扇轉速控制等機能,可有效降低機身內部的溫度上升,使伺服器工作環境溫度上限由35℃放寬至40℃。
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▲NEC企劃部主任洪啟文指出,為了讓設備可以在高溫環境下維持正常運作,NEC除了在零件挑選上更為嚴謹,同時也改善導流機制。 |
NEC企劃部主任洪啟文指出,為了讓設備可以在高溫環境下維持正常運作,NEC除了在零件挑選上更為嚴謹,同時也改善導流機制,例如過去伺服器原先的排線交雜阻礙空氣流動,現在也改善排線方向,以便讓空氣流動空間擴大,此外,記憶體模組的配置位置也很容易把空氣流動風向擋住,現在把記憶體改成與空氣流動平行就不會阻擋空氣,這些都是為了避免設備聚積熱能而進行的貼心設計。
初期用於避免熱當風險
雖然高環溫設備已提高耐受溫度,不過目前仍無法做到在高環溫的狀態下,維持如現今機房般一貫的可靠度運行,但即使如此,這小小的一步卻也讓資料中心能更靈活地適應工作溫度,例如在中央冷卻系統發生故障時,能夠承受高溫的IT系統可降低發生故障的風險,抑或在意外斷電時,維持設備正常的散熱,甚至可以一直等到UPS(不斷電系統)恢復,而不需另外考量溫控需求,這些都可以協助企業達到綠色節能的要求。
然而洪啟文也提醒,設備的散熱其實與機房建置方式絕對相關,冷熱通道,線路的規劃以及高架地板,這些因素都環環相扣。雖然高環溫伺服器的最終目的,是可以提供企業無需特別的冷源,以自然的外氣引進,就可以符合企業需求,但現階段,還有許多需要加強的地方,但可以肯定的是,一旦採用高環溫設備,企業熱當的機率將大幅降低,同時也可以有效節能。